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APCUPS電源廠家的3kW
LC串聯諧振脈沖電容充電電源完成后調試正常,恒頻條件下對600μF,15kV高壓脈沖電容進行7kV充電實驗,通過示波器得到恒頻時諧振電流iL包絡和充電電壓Uo波形。
充電到7kV充電時間為22s。由iL包絡看出其峰值為35A,峰值先稍微增大,到充電后期逐漸減小到零。對于電容性負載,若電流恒定,則Uo上升速率不變,故Uo波形斜率可反映充電電流變化。Uo波形斜率說明充電電流開始較大,0~4kV階段,電壓變化率較小,充電電流變化減小,而在4~7kV階段,電流隨著電壓升高迅速減小,說明實際電路不是恒流充電的LC串聯諧振電路,電路中高頻變壓器和整流硅堆存在分布電容,導致串聯諧振電路變為LCC串并聯諧振。
廣東APCUPS電源系統實際等效電路中,并聯諧振電容C2等效為變壓器和整流硅分布電容,L為諧振電感,C1為串聯諧振電容。
廣州APCUPS電源的串并聯諧振電路中,負載電容Co通過整流橋及變壓器與C2并聯,當C2兩端電壓使整流硅堆導通時,Co連接到電路中,電路為L和C1串聯諧振,諧振周期為T1,。當C2兩端電壓小于等效負載電容電壓,整流硅堆不能導通時,Co與電路斷開,此時電路為L,C1和C2諧振,諧振周期為T2。隨著Co電壓的升高,Co連接到電路的時間減少,諧振周期逐漸減小,而LC串聯諧振周期不變。對比2kV、4kV時iL與Uo波形得,隨著Uo的升高,諧振周期變短,負荷串并聯諧振特點,證明實際電路為串并聯諧振。
威圖UPS電源的恒頻時充電電流逐漸減小,輸出功率呈波峰狀,輸出功率最大為1.5kW,遠小于設計的3kW。在充電開始后一段時間即達到最大值,然后輸出功率逐漸減小。
根據上述分析得出該電路存在的問題:1)實際電路為LCC串并聯諧振,隨著Uo升高,充電電流減小,越到后期充電速度越慢;2)由于充電電流減小,造成輸出功率降低,APCUPS電源維修幾率也增加了,達不到設計目標。
針對以上問題,APCUPS電源廠家采用充電電流閉環控制策略可使充電電流維持恒定,實現理想LC諧振恒流充電。但從輸出功率角度分析,電流閉環恒流充電輸出功率曲線與電壓相同,充電末期輸出功率最大,在限制輸入電源功率的場合,僅能按照最大功率值設計電源,而該電源只有在最后階段才達到最大功率輸出,電源利用率低,德瑞圖UPS電源體積重量也較大。單純的電流閉環不是最佳的控制策略。根據實際LCC串并聯諧振功率輸出波峰狀曲線,考慮使LCC達到較大功率后實現恒功率輸出,不僅可以相對恒頻控制提高充電速度,還能減小電源的功率等級,從而減小體積重量,適合限功率、小型化場合。
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