母线BUS电压降低对UPS性能的影响

BUS电压降低对UPS性能的影响1OBJECTIVE2评估BUS电压降低对UPS性能的影响评估过调制对输出电压的影响OUTLINE3BUS电压降低的优缺点BUS电压降低实验及实测结果不同过调制方法的比较结论BUS电压降低的优点与缺点4Advantage：降低开关管SPIKE提高效率Disadvantage：谐波失真度THD变大，低次谐波含量大承受市电过压能力降低提高直流电压利用率BUS电压利用率：逆变输出电压基波幅值U1m与直流BUS电压Ud之比。提高逆变器的输出能力。（输出电压220V)5对SPIKE的影响降低开关管电压尖峰值（SPIKE）6KVA市电模式6对效率的影响提高效率(R载、RCD载)效率＝输出有功功率/源有功功率效率R载RCD载BUS316V93.1%92.8%BUS326V92.7%92.3%BUS352V92.0%91.3%效率R载RCD载BUS320V82.4%80.3%BUS335V81.1%79.8%BUS355V80.5%79.0%BUS375V79.6%74.2%6KVA市电模式1KVA市电模式7对谐波失真度的影响导致输出电压谐波失真度（THD）增大6KVA1KVA8导致输出电流稳定性变差（RCD载）BUS316V输出电流BUS326V输出电流BUS352V输出电流对输出电流的影响9空载及R载下输出电压波形BUS352V

R载BUS326V

R载BUS316V

R载BUS316V空载BUS326V空载BUS352V空载6KVA1过调制(overmodulation)

考虑死区时间及开关损耗的影响，当BUS电压低于

330V时，逆变器进入过调制区。调制度M=调制波电压幅值(Ur)/载波电压幅值(Uc)

M≤1线性区（调制区）

M＝1～3.24非线性区（过调制区）M≥3.24方波区u

ru

cuOw

tOw

tu

oU

d-

U

d11BUS电压与调制度M关系过调制（M>1)下BUS电压与调制度M的关系式（*）BUS电压基波电压幅值12过调制带来的问题

线性区：基波电压幅值随M增大而线性增大，具有较好的脉宽调制特性，其缺点是基波分量可利用的最大幅值不高。M=0.8Har3=0.0043M=1.213Har3=0.072

过调制区：可以提高直流电压的利用率，基波电压幅值随M增大呈非线性增大，谐波总含量较大。尤其是产生的低次谐波导致输出电压畸变（THD）增大。方法一：SPWM法

BUS电压降低至过调制区后，通常采用的SPWM调制法通过增大正弦波电压u

ru

cu幅值得到大的占空比，进O而得到所需输出电压基波幅值。w

t问题：输出电压基波幅值不与正弦波电压幅值呈线性关系，控制性稍差。14方法二：叠加方波调制度M后，由其对应关系得到相应的方波幅值S。过调制区BUS电压变化时，使输出电压基波幅值

与正弦波电压幅值呈线性关系，保证了过调制区的基波成分增益。且其需要调节的正弦波电压幅值较小。wu1-1SO1-S尝试了新的PWM调制算法改善此问题。方法二：正弦波叠加方波构成新调制波，由BUS电压计算出15叠加方波的计算基波电压线性化算法（1）（2）（3）M与S对应曲线（4）（5）16方法三：提前削顶Ow-1HM

1α

方法三：正弦波在某一位置提前削顶，削顶高度H由下式计算得到。

过调制区，BUS电压变化，需调节的正弦波幅值电压（即

）值较小。（6）（7）（8）（9）M与H对应曲线17空载输出电压波形SPWM输出电压

BUS=316V，空载下三种过调制方法输出电压波形M=1.07S=0.04H=0.9叠加方波输出电压提前削顶输出电压18R载输出电压波形比较R载输出电压波形SPWM输出电压叠加方波输出电压提前削顶输出电压19RCD载输出波形比较RCD载输出电压波形SPWM叠加方波提前削顶0谐波失真度THD比较21THD(6KVA)空载R载RCD载SPWM1.26%1.96%6.60%叠加方波4.67%4.15%9.06%提前削顶4.22%5.30%7.24%M=1.075Har3Har5SPWM2.2%1.6%叠加方波4.7%1.5%提前削顶2.6%4.2%三种调制算法比较：叠加方波法与提前削顶法的低次谐波成分较多，THD相应较大。实测输出电压THD结论过调制

改进的PWM算法，利于控制正弦波电压幅值，并使输出电压基波幅值与之成正比；

其输出电压THD与SPWM法相比，明显变差；且低次谐波含量较多；若用BUS电压实时调节S、H值，可略改善输出电压。BUS电压降低