delta

1.Delta逆變器

Delta逆變器是一個四象限變換器，即具有整流器和逆變器功能的變換器，工作于正向模式(逆變)時，電流流出逆變器，逆變器輸出正弦波電壓;工作于反向模式(整流)時，電流流入逆變器，逆變器仍然輸出正弦波電壓。Delta逆變器是一個可變的電流源，輸出電流穩(wěn)定到基準值。電流基準值是根據(jù)負載和蓄電池充電情況確定的，其輸出連接到Delta變壓器的副邊。Delta逆變器在系統(tǒng)中的作用是:

(1)對UPS的輸入電流進行控制，進行功率因數(shù)校正，減少輸入電流的諧波失真。

(2)市電存在時，與主逆變器一起完成對市電輸入電壓的補償:

當市電輸入電壓低于系統(tǒng)額定電壓時，Delta逆變器工作于逆變方式，輸出功率。在Delta變壓器原邊產(chǎn)生與輸入市電電壓極性相同的電壓，進行正極性補償。

當市電電壓高于系統(tǒng)額定輸出電壓時，在Delta變壓器原邊產(chǎn)生與輸入市電電壓極性相反的電壓，進行反極性電壓補償。從而使市電輸入電壓補償后與額定輸出電壓相等。

(3)與主逆變器一起完成對蓄電池的充電和浮充電。

2.主逆變器

主逆變器也是四象限變換器，也具有雙向變換功能。主逆變器作為固定的電壓源，連接在系統(tǒng)輸出端，使輸出電壓保持在電壓基準值上。主逆變器在系統(tǒng)中的作用是:

(1)控制系統(tǒng)輸出電壓，對負載諧波電流進行補償，減少輸出電壓諧波失真。

(2)與Delta逆變器一起完成對輸入電壓和額定輸出電壓差值的補償。

(3)與主逆變器一起完成對蓄電池的充電和浮充電。

(4)當市電中斷時，全部負載功率由主逆變器供給。

一、工作原理

1.正常方式下的Delta變換

在正常情況下，主逆變器調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出電壓，將輸出電壓與電壓基準值比較，根據(jù)誤差進行PWM調(diào)節(jié)，穩(wěn)定系統(tǒng)輸出電壓。主逆變器的輸出頻率和相位與市電輸入頻率相同。Delta逆變器根據(jù)負載和蓄電池充電狀況確定電流基準，并將輸出電流與電流基準比較，穩(wěn)定輸出電流，通過Delta逆變器控制市電電壓的輸入電流的幅值、相位和波形，還補償市電電壓和輸出電壓之間的差值。Delta逆變器也是與市電輸入電源同頻同相的受控的電流源。

當市電輸入電壓與系統(tǒng)輸出電壓(功率平衡點的電壓)相等時，市電經(jīng)Delta變壓器直接為負載供電，負載功率不經(jīng)過任何變換，因此無功率變換的損耗(實際上總會有一些系統(tǒng)損耗，故市電的輸入功率總比負載功率大一些，但系統(tǒng)損耗很小)。

當市電輸入電電壓低于系統(tǒng)輸出電壓(即功率平衡點的電壓)時，主逆變器從輸出端吸收功率，經(jīng)主逆變器(整流)，Delta逆變器(逆變)，向Delta變壓器輸出功率，使Delta變壓器原邊產(chǎn)生正極性補償電壓，以使供電回路的電壓保持平衡。同時在Delta逆變器的控制下，增加從市電輸入的電流和功率，以使功率平衡點的電流(功率)保持平衡。

當市電輸入電壓高于系統(tǒng)輸出電壓(即功率平衡點的電壓)時，從Delta變壓器吸收功率，被吸收的功率反向流過上述環(huán)路，即吸收的功率經(jīng)Delta逆變器(整流)，主逆變器(逆變)后，流向負載。以使功率平衡點的功率保持平衡。此時Delta逆變器工作于整流方式，使Delta變壓器原邊產(chǎn)生與市電電壓反相的電壓，進行負極性補償，以使供電回路的電壓保持平衡。

無論市電電壓與系統(tǒng)輸出電壓相等或不相等時，UPS系統(tǒng)都可以給蓄電池充電。Delta逆變器通過檢測DC母線電壓，并將其與輸入電流基準進行比較，Delta逆變器的電流基準一般整定到可以使DC母線電壓保持在蓄電池浮充電壓的數(shù)值上，如果DC母線電壓下降，Delta逆變器的輸出電流將增大，以使市電輸入電流增大。因為流入功率平衡點的功率大于負載需要的功率，多余的功率就通過主逆變器流入DC母線，給蓄電池充電，DC電壓恢復(fù)后，市電輸入電流將恢復(fù)為負載供電正常情況。

綜上所述，當市電電源電壓在允許的電壓窗內(nèi)變動時，Delta變換UPS進行了整流、逆變兩次變換，但這與雙變換UPS系統(tǒng)中的整流、逆變兩次變換不同，雙變換UPS系統(tǒng)將100%的負載功率全部進行兩次變換，而Delta變換UPS系統(tǒng)只變換很小的一部分功率，即市電電壓和系統(tǒng)輸出電壓之間差值相關(guān)的功率，故采用了表示差值(變量的增量)的希臘字母△d(Delta)，稱為Delta變換。

實際上，Delta變換UPS系統(tǒng)在市電輸入電壓降低和升高時進行了兩個方向的雙變換:市電電壓降低時，從主逆變器(整流)到Delta逆變器(逆變)。市電電壓升高時，從Delta逆變器(整流)到主逆變器(逆變)。Delta變換UPS系統(tǒng)變換的功率大小與市電變動的情況有關(guān)，一般為在±25%額定功率以內(nèi)。所以，在正常方式下主逆變器和Delta逆變器的負荷只有UPS系統(tǒng)額定功率的25%以下。但主逆變器的容量仍應(yīng)按100%額定負荷設(shè)計，因為在市電故障時它要承擔(dān)全部負載功率，所以在正常時的主逆變器的容量富裕量很大，過載能力很強。Delta逆變器不承擔(dān)全部負荷，其容量設(shè)計為額定容量的25%左右，因此Delta變換UPS的成本較低。

2.儲能方式

市電電源故障時，主逆變器由蓄電池供電，繼續(xù)運行，承擔(dān)全部負載功率。此時市電輸入的接觸器1斷開，以防止主逆變器向市電電源反饋能量。由正常方式轉(zhuǎn)換到儲能方式的轉(zhuǎn)換時間為零，輸出電壓無中斷。因為主逆變器始終連接在系統(tǒng)輸出端。

3.旁路方式

當UPS設(shè)備故障時，靜態(tài)旁路開關(guān)接通，主靜態(tài)開關(guān)斷開，市電經(jīng)靜態(tài)旁路開關(guān)直接為負載供電。此時接觸器2斷開，使UPS設(shè)備與負載斷開。

二、性能

(1)主逆變器始終連接在系統(tǒng)輸出端，調(diào)節(jié)輸出電壓，并通過Delta逆變器進行供電回路電壓補償，無論有無市電，都能向負載提供高質(zhì)量的交流電源。輸出穩(wěn)壓精度、輸出電壓瞬態(tài)特性、波形失真等指標都比較高。

(2)市電電源可用時，主逆變器和Delta逆變器與市電電源同步運行，UPS系統(tǒng)的輸出電壓的頻率和相位始終與市電電壓鎖定。也就是說，當市電電源作為UPS的輸入電源時，逆變器只能同步于市電電源，不能同步于內(nèi)部振蕩器或其他信號。

(3)Delta變換UPS在正常方式和儲能方式均能輸出正弦波電壓波形。

(4)市電電源中斷時，Delta變換UPS將轉(zhuǎn)換到儲能發(fā)生，負載由主逆變器繼續(xù)供電，主逆變器與負載電路的連接沒有進行切換，因此可以與雙變換UPS一樣，向負載提供不間斷的供電。與雙變換UPS不同的是，此時主逆變器所承擔(dān)的負載發(fā)生階躍變化，可能造成系統(tǒng)輸出電壓的瞬時輕微的波動。而雙變換UPS在轉(zhuǎn)入儲能發(fā)生時負載沒有發(fā)生變化。

(5)由于交流輸入電流是受Delta逆變器控制的，可以是與輸入電源同頻同相的正弦波，所以Delta逆變器的輸入功率因數(shù)可以做到接近1。因為Delta逆變器是電流源，對負載電流呈現(xiàn)較高的輸出阻抗。負載電流中的無功電流(諧波)由主逆變器供給。

(6)當市電可用時，主逆變器和Delta逆變器只對輸入電壓與輸出電壓的差值相關(guān)的功率進行變換和調(diào)整，逆變器承擔(dān)的最大功率(當輸入電壓處于上限和下限時)，只有輸出功率的20%左右(相當于輸入電壓最大波動范圍)，所以負荷率很小，功率裕量很大;過載能力很強，負載電流峰值因數(shù)大。而且，輸出有功功率(kW)可以做到等于視在功率(kVA)，目前雙變換UPS還做不到這一點。