【正文】 組基級(jí)驅(qū)動(dòng)電路彼此間就無須絕緣。這樣不僅驅(qū)動(dòng)電路和過流保護(hù)電路可以簡化，而且可供選擇的余地也就增大，這是該電路的優(yōu)點(diǎn)。二．全橋式功率轉(zhuǎn)換電路全橋式功率轉(zhuǎn)換電路如圖35所示，高壓開關(guān)管、組成橋的四臂，高壓變壓器B1連接在它們中間。相對(duì)橋臂上一對(duì)晶體管、和、由驅(qū)動(dòng)電路以PWM方式激勵(lì)而交替通斷，將直流輸入電壓變換成高頻方波交流電壓，其工作過程和推挽式功轉(zhuǎn)換電路相同。易見，當(dāng)一組高壓開關(guān)管（如、）導(dǎo)通時(shí)，每只截止晶體管（、）所承受的電壓即為輸入電壓E。當(dāng)所有晶體管均截止時(shí)，兩個(gè)高壓開關(guān)管串聯(lián)承受輸入電壓，即每管承受的電壓為。由高頻變壓器漏感引起的電壓尖峰，當(dāng)其超過輸入電壓時(shí)，反向并接在高壓開關(guān)管集射之間的高速卡位二極管便導(dǎo)通，集電極電壓被卡位在輸入電壓上，集電極電流同樣椰油尖峰。它們都示于圖35。 由此可見，全橋式電路高壓開關(guān)管穩(wěn)態(tài)時(shí)，承受最高電壓為輸入電壓，暫態(tài)過程中的尖峰電壓亦被卡位于E，比起推挽式電路要低一半還多，這就為晶體管選擇帶來了方便。而且，箝位二級(jí)管將漏感儲(chǔ)能歸還給輸入電源，也有利于提高效率。但是，電路使用了四個(gè)高壓開關(guān)管，需要四組彼此絕緣的基極驅(qū)動(dòng)電路，不僅電路復(fù)雜，元?dú)饧啵因?qū)動(dòng)功率也成倍增加，這是其缺點(diǎn)。二．半橋式功率轉(zhuǎn)換電路 如圖36所示。它和全橋式電路相似，不過高壓開關(guān)管只需兩個(gè)，另外兩個(gè)由電容器和取代，其工作原理如下：當(dāng)一對(duì)高壓開關(guān)管均截止時(shí)，若電容器和容量相等，而且電路對(duì)稱，則電容器中點(diǎn)A 的電壓為輸入電壓的一半，即，當(dāng)被基極驅(qū)動(dòng)電路以PWM方式激勵(lì)導(dǎo)通時(shí)，電容將通過高頻變壓B1的初級(jí)線圈N1和放電，同時(shí)輸入電源通過，B1的初級(jí)線N1和對(duì)充電，承受輸入電壓E，即。導(dǎo)通終了時(shí)，接著又是一對(duì)晶體管都截止的時(shí)期，此時(shí)，VCE1=VC1，它們接近輸入電源電壓的一半，當(dāng)被激勵(lì)導(dǎo)通時(shí)，電容將被充電，電容將放電。以后過程重復(fù)。顯然，半橋電路和全橋式電路相同，一個(gè)晶體管導(dǎo)通是，截止晶體管上承受的電壓大致和輸入電源電壓相等。晶體管有導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止的關(guān)斷過程中，漏感引起尖峰電壓亦被二極管箝位。因此，高壓開關(guān)管上承受的最高電壓不超過電源電壓，而且，晶體管的數(shù)量只有全橋式一半。驅(qū)動(dòng)功率也小，這是它的優(yōu)點(diǎn)。但是，高頻變壓器上施加的電壓幅值只有輸入電源電壓的一半，欲得到和全橋，推挽式電路的輸出功率，高壓開關(guān)管必須流過兩倍的電流。此外，它必須要有兩個(gè)輸入電容，而且流過與電路工作頻率相同的充放電電流。電壓脈沖的頂部有傾斜是其不足，一般半橋式只宜獲得中等容量輸出。然而，半橋式電路有一個(gè)極其重要的特點(diǎn)是具有抗不平衡能力，這是它獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。第四節(jié) 輸出整流濾波電路我們知道，輸出整流濾波電路的作用是將功率轉(zhuǎn)換電路高頻變壓器送來的高頻方波交變電壓，通過整流變成脈動(dòng)直流電壓，再通過低通濾波器成為負(fù)載所需的低問波直流電壓。PWM型直流—直流變換器所采用整流濾波電路一般有兩種，一種全波整流濾波電路，全波電路中有分為橋式和中心抽頭，橋式整流電利用率高，但中心抽頭整流電路少了一對(duì)二極管，因而減少了二極管在電路中的正向降壓，這對(duì)于低電壓，大電流輸出為主PWM型穩(wěn)壓電源，損耗是相當(dāng)大的。一個(gè)二極管的正向電壓降約相當(dāng)于效率損失百分之十以上，因而，輸出整流電通常采用中心抽頭全波整流方式。此外，也有采用單端正激式變換器加低通濾波電路。第四章 不停電電源（UPS）第一節(jié) UPS的基本原理（1）什么叫UPS所謂UPS 是一種新型的供電系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，市電只是其中的一部分，當(dāng)采用UPS時(shí)，如果市電不正?；虬l(fā)生中斷事故時(shí)，UPS能向重要負(fù)載繼續(xù)提供符合要求的交流電，從而保證重要負(fù)載能連續(xù)地正常工作。它所以能具有這種性能，其關(guān)鍵是因?yàn)閁PS中除有市電之外，還有一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能環(huán)節(jié)和能量的交換裝置。在市電不正?；蛑袛嗍?，依靠這些儲(chǔ)能和能量變換裝置，能維持對(duì)重要負(fù)載的交流供電，實(shí)現(xiàn)交流不停電供電的要求。UPS的基本形式如圖41所示。在正常情況下，市電電源經(jīng)整流裝置變換為直流電（即整流），此直流電對(duì)儲(chǔ)能裝置（蓄電池組）進(jìn)行浮充電，同時(shí)對(duì)逆變裝置供電。逆變裝置將直流電變換為交流電，向負(fù)載供電，由于蓄電池處于浮充狀態(tài)，故當(dāng)市電突然中斷時(shí)，逆變器利用蓄電池的儲(chǔ)能可以不間斷地繼續(xù)向重要負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)可靠的交流電。以上所述僅是UPS的一種基本形式。實(shí)用的UPS是以它為基礎(chǔ)再加上其它若干環(huán)節(jié)發(fā)展起來的，其性能就更加完善。這種改進(jìn)后的交流不停電供電系統(tǒng)與常規(guī)的多路市電供電系統(tǒng)的不同之處，在于遇到各種停電事故時(shí)，具有極高的使供電連續(xù)能力。質(zhì)量較好的UPS的過渡時(shí)間能減少到100us以下，可以做到完全不中斷或只有微秒級(jí)的中斷，這樣對(duì)重要負(fù)載的供電就不會(huì)產(chǎn)生任何影響。其轉(zhuǎn)換速度是常規(guī)的多路市電供電系統(tǒng)所無法比擬的。這種系統(tǒng)經(jīng)過進(jìn)一步組合，還能是UPS在“雙保險(xiǎn)”或“多重保險(xiǎn)”的情況下進(jìn)行交流不間斷供電。這里要著重指出，使用交流不間斷供電系統(tǒng)后，并不意味它永遠(yuǎn)不出故障或絕對(duì)不會(huì)停電，只不過是它可以將重要用電設(shè)備最終因供電中斷造成的停機(jī)幾率降低到設(shè)備可能允許的程度。（2）UPS 的幾種形式a．最簡單的UPS圖4—2所示即為一種最簡單的UPS系統(tǒng)，在正常景況下，將市電變換成直流電后與蓄電池并聯(lián)，然后在逆變?yōu)楣ゎl交流電供給負(fù)載。由于蓄電池處于浮充狀態(tài)，故負(fù)載的電能實(shí)際上仍由市電供給。不過逆變器輸出的工頻交流電，其頻率穩(wěn)定度，電壓穩(wěn)定度以及波形失真率均比市電好，故具有較高的供電質(zhì)量。在這種系統(tǒng)中，如果市電供電出現(xiàn)故障，由于蓄電池的存在，可以維持負(fù)載的供電不致中斷，然后啟動(dòng)油機(jī)發(fā)電機(jī)組對(duì)蓄電池充電。是整個(gè)系統(tǒng)可以連續(xù)工作。市電恢復(fù)后，則仍有市電對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充供電。這種簡單的UPS存在的主要問題是它只能在市電中斷是保證重要負(fù)載的供電不致中斷，而一旦逆變器部分出現(xiàn)故障，對(duì)負(fù)載的供電即會(huì)中斷，所以從嚴(yán)格要求來看，它的性能還不完善，故稱之為簡單的UPS。但這種UPS交流輸出電壓和頻率比市電穩(wěn)定，所以有時(shí)也稱其為穩(wěn)壓，穩(wěn)頻電源或恒頻電源。這種電源目前在重要負(fù)載場合均有使用，關(guān)于供電的可靠性基本上決定與逆變器平均故障間隔時(shí)間，一般至少在半年以上。b. 具有轉(zhuǎn)換開關(guān)的UPS 實(shí)用的UPS系統(tǒng)是在上述基本環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上加一市電轉(zhuǎn)換開關(guān)，通常稱之為“雙保險(xiǎn)”供電方式，其框圖如43所示。在這種系統(tǒng)中，正常景況下，仍是由市電整流，然后逆變，最后轉(zhuǎn)換開關(guān)B端送出交流電供給重要負(fù)載。不同的是，一旦逆變器出現(xiàn)故障，則轉(zhuǎn)換開關(guān)立即倒換到A點(diǎn)，有市電直接想負(fù)載供電。轉(zhuǎn)換開關(guān)可以是自動(dòng)的，也可以是手動(dòng)的。從結(jié)構(gòu)上看，有帶觸點(diǎn)的開關(guān)，如接觸器，短路器，也有無觸點(diǎn)的開關(guān)，如晶閘管元件。前者主要靠機(jī)械動(dòng)作完成轉(zhuǎn)換要求，后者是沒有機(jī)械動(dòng)作的電控裝置，所以也稱轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān)，屬靜態(tài)開關(guān)的一種。在UPS中一般都采用靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)。由于有觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)換過程中會(huì)有幾十毫秒的供電中斷，故不能用在現(xiàn)代化重要負(fù)載場合。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)則可以將中斷時(shí)間縮短到毫秒以下，甚至100us以內(nèi)。為了是轉(zhuǎn)換開關(guān)動(dòng)作順利地進(jìn)行，通常都使逆變器輸出的交流電壓的相位與市電電壓的相位保持一致。目前具有靜態(tài)開關(guān)的UPS設(shè)備，其控制電路基本上都運(yùn)用鎖像環(huán)電路，使逆變器輸出電壓與市電電壓同步（通常稱鎖相同步）。c. 采用并機(jī)型靜態(tài)開關(guān)的UPS上述的具有轉(zhuǎn)換開關(guān)的UPS具備了逆變與市電之間切換的功能，但在切換過程中負(fù)載上的電壓將發(fā)生或大或小的波動(dòng)，甚至有短暫的供電中斷。如果希望作到無瞬變切換（或稱無優(yōu)動(dòng)切換），則可采用并機(jī)運(yùn)行方式。 此時(shí)，逆變器的輸出電壓與市電長期并聯(lián)供電。在這種情況下，不論逆變部分故障或市電中斷，負(fù)載上不會(huì)有短暫的供電中斷，也不會(huì)有顯著的電壓波動(dòng)。在并聯(lián)中斷時(shí)，兩者的電功率同時(shí)輸送給負(fù)載，并保證逆變器輸出的交流電功率不進(jìn)入市電電網(wǎng)，而市電電網(wǎng)的電功率也不會(huì)串入逆變器，顯然逆變器的輸出電壓也必須長期與市電電壓鎖相同步，兩者才能并聯(lián)運(yùn)行。d. 具有多重并機(jī)功能UPS在需要“三重保險(xiǎn)”或“多重保險(xiǎn)”的場合，則可采用多臺(tái)逆變器與多路市電組成的并機(jī)供電系統(tǒng)，如圖45所示。在這種系統(tǒng)中，逆變器Ⅰ與逆變器Ⅱ通過靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)供電。它們可以事先與市電鎖相同步，但令市電在外待機(jī)運(yùn)行。靜態(tài)開關(guān)可以是轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān)，也可以是并機(jī)型靜態(tài)開關(guān)。如果是轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān)，還有一臺(tái)逆變器發(fā)生故障時(shí)，則系統(tǒng)由另一臺(tái)逆變器供電。當(dāng)另一臺(tái)逆變器也發(fā)生故障是，系轉(zhuǎn)換由市電供電。如果是并機(jī)型靜態(tài)開關(guān)，當(dāng)一臺(tái)逆變器故障后，其余的一臺(tái)將自動(dòng)與市電并聯(lián)供電，則系統(tǒng)仍然維持有兩路電源向負(fù)載供電?？傊谶@種系統(tǒng)中，如果有兩個(gè)供電支路同時(shí)發(fā)生故障，也基本上可以作到供電不中斷。市電Ⅰ與市電Ⅱ以及油機(jī)Ⅰ與油機(jī)Ⅱ可由人工或自動(dòng)切換。旁路開關(guān)是為了便于檢修逆變器與靜態(tài)開關(guān)而設(shè)的，它可以手動(dòng)控制，也可以自動(dòng)動(dòng)作。在靜態(tài)開關(guān)本身出現(xiàn)故障時(shí)，旁路開關(guān)自動(dòng)投入運(yùn)行，就能繼續(xù)向負(fù)載進(jìn)行供電，不至于是負(fù)載長時(shí)間斷電。在由于市電品質(zhì)差，例如頻漂過大（），波形嚴(yán)重失真，或電壓波動(dòng)太大以及干擾嚴(yán)重等因素，而不宜使用市電時(shí)，圖45中也可以用一臺(tái)逆變器代替市電的作用。在長期熱備用情況下待機(jī)運(yùn)行，則系統(tǒng)也能起“三保險(xiǎn)”作用，在引進(jìn)的UPS設(shè)備中有這種類型的系統(tǒng)。上述的幾種不間斷供電系統(tǒng)的組合方式，僅僅是主要的幾種。在每一種組合方式中還可以有不同的變化和差異，再派生出與上述大同小異的組合方式，不下十余種，這里就不一一論述了。（3）對(duì)UPS 中逆變器主電路的一般要求在UPS中使用逆變電路，并不是僅僅將直流簡單地變換為交流輸出，而是有一系列的要求：1．UPS的交流輸出電壓必須具備自動(dòng)穩(wěn)壓的性能。因此逆變器主電路 的輸出電壓，因該容易實(shí)現(xiàn)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)。2．UPS 的輸出通常均為工頻正弦波，對(duì)非線性失真有一定的要求。因此逆變器輸出電壓波形的諧波成分應(yīng)盡量小，這樣才便于進(jìn)行正弦化濾波，并可使波波器簡化。3．要求逆變器的交流工頻輸出能與市電或與另外一臺(tái)逆變器的工頻輸出鎖相同步，以便進(jìn)行同步切換或并機(jī)運(yùn)行，因此，主電路輸出波形的頻率和相位應(yīng)能方便地隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。4．逆變器的效率要高，動(dòng)態(tài)特性要好，觸發(fā)控制回路要簡單，元?dú)饧安牧舷囊?，并無特殊規(guī)格要求。此外，要求加工容易，成本低。以上幾點(diǎn)實(shí)際上是對(duì)UPS逆變電路未經(jīng)濾波的輸出波形提出的基本要求，即要求其波形幅度可調(diào)，諧波分量小，并能通過相位控制與市電保持同頻、同相。第五章 油機(jī)發(fā)電機(jī)組在不停電供電系統(tǒng)中，市電中斷時(shí)間較短時(shí)，蓄電池可通過逆變器給負(fù)載供電。但是，由于蓄電池的容量有限，不能較長時(shí)間供電（蓄電池供電時(shí)間今后設(shè)計(jì)為十幾分鐘最多到一小時(shí)）。因此，為了避免因市電中斷時(shí)間較長而影響通信暢通，在交流不停電供電系統(tǒng)中還必須配置油機(jī)組。下面簡要介紹油機(jī)和發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造和工作原理。第一節(jié) 油機(jī)的基本類型油機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）是將燃料（汽油或柴油）的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的一種裝置。用汽油做燃料，利用電火花點(diǎn)燃的油機(jī)叫汽油機(jī)。用柴油作燃料，壓燃的油機(jī)叫做柴油機(jī)。不停電供電系統(tǒng)中主要采用柴油機(jī)。第二節(jié) 油機(jī)的基本結(jié)構(gòu)油機(jī)主要由曲軸連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等幾部分組成。（1）曲軸連桿機(jī)構(gòu)曲軸連桿機(jī)構(gòu)是油機(jī)的主要組成部分。它由汽缸、活塞、連桿、曲軸等部件組成。它的作用是將燃料燃燒是產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并將活塞在汽缸內(nèi)的上下往返直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的圓周運(yùn)動(dòng)，以帶動(dòng)其他機(jī)作功。a. 汽缸汽缸是燃料燃燒的地方。根據(jù)油機(jī)的馬力不同，汽缸的直徑和數(shù)目也不相同。在不停電供電系統(tǒng)中，都采用多缸柴油機(jī)。在這種柴油機(jī)中，許多汽缸鑄成一個(gè)整體，如圖51所示。油機(jī)在工作過程中，活塞在汽缸內(nèi)上下往返運(yùn)動(dòng)，為了保證汽缸與活塞之間保持良好的密封，并且減少摩擦損失，汽缸的內(nèi)壁（汽缸壁）必須非常光滑。燃料在汽缸中燃燒時(shí)，溫度可高達(dá)1500~2000℃，因此，油機(jī)中必須采用冷卻水散熱。為此汽缸壁都做成中空的夾層，兩層之間的空間稱為水套。b. 活塞油機(jī)在工作時(shí)，活塞即承受很高的溫度，有承受很大的壓力，而且運(yùn)動(dòng)速度極快，慣性極大。因此活塞必須具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性能，并且應(yīng)當(dāng)用質(zhì)量較輕的鋁合金鑄造，以減小慣性。為了使活塞與汽缸之間緊密接觸，活塞的上部裝有活塞環(huán)，如52所示?；钊h(huán)有壓縮環(huán)（氣環(huán)）和油環(huán)兩種。氣環(huán)的作用是防止汽缸漏氣，油環(huán)的作用是防止機(jī)油竄入燃燒室。c. 連桿與曲軸連桿將活塞與曲軸連接起來，從而將活塞承受的壓力傳給曲軸，并通過曲軸把活塞的往返直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳A周運(yùn)動(dòng)。（2）配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的作用是適時(shí)打開和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，將可燃的氣體送入汽缸，并及時(shí)將燃燒后的廢氣排出。配氣機(jī)構(gòu)將有進(jìn)氣門、排氣門、凸輪軸、推桿、挺桿和搖臂等部件組成，如圖53。（3）供油系統(tǒng)柴油機(jī)的供油系統(tǒng)一般由油箱、柴油濾清器、低壓油泵、高壓油泵、噴油嘴等部分組成。如圖54所示。柴油機(jī)工作時(shí)，柴油從油箱流出，經(jīng)粗濾器過濾，低壓油泵升壓后，又經(jīng)細(xì)濾器進(jìn)一步過濾，高壓油泵升壓后，通過高壓油管送到噴油嘴，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)噴油嘴將柴油以霧狀噴入汽缸壓燃。（4）潤滑系統(tǒng)油機(jī)工作時(shí)，各部分機(jī)件在運(yùn)動(dòng)中將產(chǎn)生摩擦阻力。為了減輕機(jī)件磨損，延長使用壽命，必須采用機(jī)油潤滑。潤滑系統(tǒng)通常由機(jī)油泵，機(jī)油濾清器（初濾器和精濾器）等部分組成，如圖55所示。機(jī)油泵通常都裝在底部的機(jī)油盤內(nèi)，它的作用是提高機(jī)油壓力，從而將機(jī)油源源不斷地送到需要潤滑的機(jī)件上，機(jī)油濾清器的作用是濾去機(jī)油中的雜質(zhì)，以減輕機(jī)件磨損并延長機(jī)油的使用期限。（5）冷卻系統(tǒng)油機(jī)在工作是，溫度很高（燃燒時(shí)最高溫度可達(dá)2000℃），這樣將使機(jī)件膨脹變形，摩擦里增大。此外，機(jī)油也可能因溫度過高而變稀，從而降低潤滑效果。為了避免溫度過高，油機(jī)中通常 都裝有水冷卻系統(tǒng)，以保證油機(jī)在最適宜的溫度（80~90℃）下正常工作。冷卻系統(tǒng)包括水套、散熱器、水管和水泵等，如圖56所示，冷卻水通