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UPS主要有后備式、在線互動式和在線式三種結(jié)構(gòu)。在線式UPS以其可靠性高，輸出電壓穩(wěn)定，無中斷時間等顯著優(yōu)點，廣泛用于通信系統(tǒng)、稅務、金融、證券、電力、鐵路、民航、政府機關(guān)的機房中。本文以在線式為介紹對象，介紹UPS中的IGBT的應用。

在線式UPS電源具有獨立的旁路開關(guān)、AC/DC整流器、充電器、DC/AC逆變器等系統(tǒng)，工作原理是：市電正常時AC/DC整流器將交流電整流成直流電，同時對蓄電池進行充電，再經(jīng)DC/AC逆變器將直流電逆變?yōu)闃藴收也ń涣麟?，市電異常時，電池對逆變器供電，在UPS發(fā)生故障時將輸出轉(zhuǎn)為旁路供電。在線式UPS輸出的電壓和頻率為穩(wěn)定，能為用戶提供真正高質(zhì)量的正弦波電源。

①旁路開關(guān)（ACBYPASSSWITCH）

旁路開關(guān)常使用繼電器和可控硅。繼電器在中小功率的UPS中廣泛應用。優(yōu)點是控制簡單，成本低，缺點是繼電器有轉(zhuǎn)換時間，還有就是機電器件的壽命問題?？煽毓璩Ｒ娪谥写蠊β蔝PS中。優(yōu)點是控制電流大，沒有切換時間。但缺點就是控制復雜，且由于可控硅的觸發(fā)工作特性，在觸發(fā)導通后要在反向偏置后才能關(guān)斷，這樣就會產(chǎn)生一個10ms的環(huán)流電流。如果采用IGBT，則可以避免這個問題，使用IGBT有控制簡單的優(yōu)點，但成本較高。其工作原理為：當輸入為正半周時，電流流經(jīng)Q1、D2，負半周時電流流經(jīng)D1、Q2。

②整流器AC/DC

UPS整流電路分為普通橋堆整流、SCR相控整流和PFC高頻功率因數(shù)校正的整流器。傳統(tǒng)的整流器由于基頻為50HZ，濾波器的體積重量較重，隨著UPS技術(shù)的發(fā)展和各國對電源輸入功率因數(shù)要求，采用PFC功率因數(shù)校正的UPS日益普及，PFC電路工作的基頻至少20KHZ，使用的濾波器電感和濾波電容的體積重量大大減少，不必加諧波濾波器就可使輸入功率因數(shù)達到0.99，PFC電路中常用IGBT作為功率器件，應用IGBT的PFC整流器是有效率高、功率容量大、綠色環(huán)保的優(yōu)點。

③充電器

UPS的充電器常用的有反激式、BOOST升壓式和半橋式。大電流充電器中可采用單管IGBT，用于功率控制，可以取得很高的效率和較大的充電電流。

④DC/AC逆變器

3KVA以上功率的在線式UPS幾乎全部采用IGBT作為逆變部分的功率器件，常用全橋式電路和半橋電路。

為了避免IGBT發(fā)生擎住效應而損壞，電路設計中應保證IGBT的工作電流應不超過IGBT的IDM值，同時注意可適當加大驅(qū)動電阻RG的辦法延長關(guān)斷時間，減小IGBT的di/dt。驅(qū)動電壓的大小也會影響IGBT的擎住效應，驅(qū)動電壓低，承受過電流時間長，IGBT必須加負偏壓，IGBT生產(chǎn)廠家一般推薦加-5V左右的反偏電壓。在有負偏壓情況下，驅(qū)動正電壓在10—15V之間，漏極電流可在5～10μs內(nèi)超過額定電流的4～10倍，所以驅(qū)動IGBT必須設計負偏壓。由于UPS負載沖擊特性各不相同，且供電的設備可能發(fā)生電源故障短路，所以在UPS設計中采取限流措施進行IGBT的電流限制也是必須的，可考慮采用IGBT廠家提供的驅(qū)動厚膜電路。如FUJI公司的EXB841、EXB840，三菱公司的M57959AL，57962CL，它們對IGBT的集電極電壓進行檢測，如果IGBT發(fā)生過電流，內(nèi)部電路進行關(guān)閉驅(qū)動。這種辦法有時還是不能保護IGBT，根據(jù)IR公司的資料，IR公司推薦的短路保護方法是：首先檢測通態(tài)壓降Vce，如果Vce超過設定值，保護電路馬上將驅(qū)動電壓降為8V，于是IGBT由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)入放大區(qū)，通態(tài)電阻增大，短路電路減削，經(jīng)過4us連續(xù)檢測通態(tài)壓降Vce，如果正常，將驅(qū)動電壓恢復正常，如果未恢復，將驅(qū)動關(guān)閉，使集電極電流減為零，這樣實現(xiàn)短路電流軟關(guān)斷，可以避免快速關(guān)斷造成的過大di/dt損壞IGBT，另外根據(jù)三菱公司IGBT資料，三菱推出的F系列IGBT的均內(nèi)含過流限流電路（RTCcircuit），如圖6，當發(fā)生過電流，10us內(nèi)將IGBT的啟動電壓減為9V，配合M57160AL驅(qū)動厚膜電路可以快速軟關(guān)斷保護IGBT。