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安裝SCR開(kāi)關(guān)在UPS電源系統(tǒng)中應(yīng)注意什么
在選擇和使用SCR在UPS電源時(shí)應(yīng)注意：即使是同一型號(hào)的SCR，其控制極和觸發(fā)特性也有較大的差別，而且同一個(gè)SCR的控制極的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流是隨著溫度的變化而變化的。在SCR使用手冊(cè)中給出的最大控制極觸發(fā)電壓和最大控制極觸發(fā)電流不是指允許值，而是指該型號(hào)的所有SCR都能保證觸發(fā)而需要的最小控制極電壓和最小控制極電流。
當(dāng)溫度變化時(shí)，觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流會(huì)有明顯的變化。通常，在100℃高溫下需要的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流比室溫下低2～3倍，在—40℃低溫下需要的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流比室溫下要高2～3倍。
此外，SCR使用手冊(cè)中給出的觸發(fā)電流值為直流值。在實(shí)際應(yīng)用中，一般常用脈沖觸發(fā)，脈沖的持續(xù)時(shí)間應(yīng)足以使陽(yáng)極電流上升到擎住電流以上，此時(shí)即使觸發(fā)脈沖消失也能維持SCR導(dǎo)通。如果脈沖持續(xù)時(shí)間很短，則必須提高觸發(fā)脈沖電流的幅值。持續(xù)時(shí)間越短，要求的幅值越大。幅值增加的倍數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大干持續(xù)時(shí)間減小的倍數(shù)。但是SCR的控制極上不能施加過(guò)大的電壓和電流，一般來(lái)說(shuō)正向控制極電壓不能超過(guò)10V，反向控制極電壓不能超過(guò)5v。控制極電壓電流過(guò)大會(huì)使控制極燒壞。
開(kāi)關(guān)時(shí)間也是運(yùn)用SCR的一個(gè)重要參數(shù)。在SCR便用手冊(cè)中給出的導(dǎo)通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff是典型值，不同型號(hào)的SCR的開(kāi)關(guān)時(shí)間是在不同指定狀態(tài)下測(cè)得的，因此在引用時(shí)必須要注意。影響導(dǎo)通時(shí)間的主要因素有溫度、導(dǎo)通前的正向電壓和導(dǎo)通后的正向電流。
溫度越高，電壓越大，導(dǎo)通時(shí)間越短，所需電流越大，所需時(shí)間越長(zhǎng)。影響關(guān)斷時(shí)間的主要因素有溫度、關(guān)斷前的正向電流、反向電壓、反向電流上升率等。溫度越高，正向電流越大，關(guān)斷時(shí)間越長(zhǎng)；反向電壓越大，反向電流上升率越高，關(guān)斷時(shí)間越短。
怎樣選擇慶陽(yáng)市UPS電源6K(S)更加適合的開(kāi)關(guān)器件
慶陽(yáng)市UPS電源6K(S)用開(kāi)關(guān)器件應(yīng)根據(jù)以下幾個(gè)因素進(jìn)行選擇：開(kāi)關(guān)頻率、開(kāi)關(guān)容量、開(kāi)關(guān)的電壓和電流等，其中應(yīng)首先考慮的是開(kāi)關(guān)頻率圖1-1給出了各種開(kāi)關(guān)器件的容量范圍及工作頻率。具體選擇時(shí)，應(yīng)先根據(jù)UPS中整流器與逆變器的工作頻率確定出器件的開(kāi)關(guān)頻率，然后根據(jù)UPS的容量、直流環(huán)節(jié)的電壓、逆變器的輸出電流等來(lái)選擇與電壓、電流等級(jí)適合的開(kāi)關(guān)器件。
各種開(kāi)關(guān)器件的容量范圍和工作頻率
對(duì)于大、中型UPS來(lái)說(shuō)，主要應(yīng)用兩種開(kāi)關(guān)器件，一種是SCR，另一種是IGBT。SCR主要應(yīng)用在UPS的多相相控整流器、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)靜態(tài)輸入／輸出開(kāi)關(guān)中，工作頻率為50Hz，工作電壓為220/380V。當(dāng)其頻率、電壓都已知時(shí)，主要應(yīng)注意SCR的容量要根據(jù)LrpS的容量來(lái)選擇。普通型SCR的電壓已高達(dá)6000V以上，電流已達(dá)數(shù)千安。
其自身正向壓降為1.5—3V，工作頻率不大于400Hz（有一種開(kāi)關(guān)時(shí)間短的快速SCR，它的工作頻率可達(dá)400Hz．反向恢復(fù)電流小，關(guān)斷時(shí)間在10μs以下），已經(jīng)能夠滿足大、中容量UPS的需要。IGBT主要應(yīng)用在UPS的三相高頻SPWM開(kāi)關(guān)整流器(PFC)和三相半橋式SPWM高頻逆變器中。其工作頻率為5—20kHz，工作電壓為800V DC。當(dāng)其頻率和電壓都已知時(shí)，主要應(yīng)注意其容量
要根據(jù)UPS的容量來(lái)選擇。普通IGBT的電壓已達(dá)1200V，最大電流為1000A，工作頻率可以高達(dá)100kHz，其身正向壓降約為3v。某公司生產(chǎn)的IGBT,其最高電壓已達(dá)6500V，最大電流已達(dá)2500A，已經(jīng)能夠滿足大、中容量UPS的需要，再加上IGBT的驅(qū)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，是電壓型控制器件，因此它在UPS電源中得到了普遍的應(yīng)用。
為了提高新一代大功率UPS的功率密度，減小UPS的噪聲，大功率水冷IGBT和新型液冷功率模塊（如圖1-2所示）將會(huì)取代風(fēng)冷器件在UPS電源中得到普遍應(yīng)用。
(a)大功率水冷IGBT
(b)新型液冷功率模塊
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大功率水冷IGBT和新型液冷功率模塊
下面介紹UPS主要使用的開(kāi)關(guān)器件ICBT安全工作時(shí)和容量相關(guān)的幾個(gè)參數(shù)。
1)集電極一發(fā)射極電壓UCES
集電極一發(fā)射極電壓UCES是指當(dāng)ICBT器件的柵極與發(fā)射極短接時(shí)，IGBT在關(guān)斷狀態(tài)下，集電極與發(fā)射極之間允許的最高電壓。通常情況下，考慮到IGBT關(guān)斷時(shí)，線路上有電感，容易在關(guān)斷時(shí)因電流下降率大而產(chǎn)生電壓尖峰，所以應(yīng)選擇IGBT工作時(shí)承受的集電極一發(fā)射極電壓為IGBT最高電壓的50%左右。這是選擇IGBT的一個(gè)關(guān)鍵。
2)連續(xù)工作的集電極直流電流Ic
連續(xù)工作的集電極直流電流Ic是指在給定的管殼溫度下，IGBT可以將IGBT的結(jié)溫升到最大允許結(jié)溫時(shí)的直流電流。通常給出的是當(dāng)ICBT管殼溫度為25℃，結(jié)溫為150℃時(shí)的直流電流值。有的產(chǎn)品也會(huì)給出其他溫值及結(jié)溫為150℃時(shí)的直流電流值。
在一般情況下，IGBT實(shí)際運(yùn)行時(shí)的殼溫與給出的值都不一樣，因此IGBT開(kāi)關(guān)器件的說(shuō)明書(shū)可能會(huì)給出Ic隨管殼溫度變化的曲線或給出幾種管殼溫度情況下對(duì)應(yīng)的Ic值,這時(shí)可以根據(jù)IGBT工作時(shí)允許的管殼溫度（與冷卻方式、環(huán)境溫度有關(guān)）估算出對(duì)應(yīng)的連續(xù)工作電流。
應(yīng)注意到該電流是直流電流，而將ICBT開(kāi)關(guān)器件用于UPS中的逆變器時(shí)，由于通過(guò)它的電流通常是半波的正弦電流，所以選擇IGBT開(kāi)關(guān)器件時(shí)應(yīng)按工作時(shí)IGBT流過(guò)的電流求出平均電流。求解方法如下：假設(shè)工頻半波電流峰值為Ic，則通態(tài)平均電流為：Ta= 2π/1∫πo Im sinωt．dωt=Im/π 正弦半波電流有效值為：I=√2π/1∫πo( Im sinωt．Dωt)=Im/2 GBT有效值與通態(tài)平均電流的比值為 I/ITa=π/2=1.57 ；根據(jù)有效值相等的原則來(lái)計(jì)算IGBT流過(guò)其他波形電流時(shí)的允許平均電流Id。有效值與平均值的比為波形系數(shù)： kf=I/Id Id=1.57 ITa/ kf 當(dāng)選用IGBT時(shí)，應(yīng)選IGBT的通態(tài)平均電流ITa為其正常使用電流平均值的1.2—2.0倍，只有這樣它才能可靠工作。因此，平均電流應(yīng)該比I小一些。特別需要注意的是，當(dāng)利用有效值電流計(jì)算平均值電流時(shí)，一定要注意電流流過(guò)IGBT時(shí)的波形形狀。只有這樣才能比較準(zhǔn)確地計(jì)算出平均值電流，從而選擇具有合適的連續(xù)工作的集電極直流電流值的IGBT開(kāi)關(guān)器件，否則會(huì)使選擇的IGBT容量過(guò)大，造成浪費(fèi)。
3)連續(xù)峰值集電極電流IcM
在暫態(tài)情況下，IGBT集電極一發(fā)射極之間能夠流過(guò)的最大電流ICH比連續(xù)工作電流大很多。一般ICBT會(huì)給出在Ims內(nèi)．IGBT能夠流過(guò)的最大集電極一發(fā)射極電流，通常該值為連續(xù)工作直流電流的一倍。當(dāng)然，如果時(shí)間更短，則IGBT能夠流過(guò)的最大集電極一發(fā)射極電流更大。
慶陽(yáng)市UPS電源6K(S)在選擇IGBT時(shí)，應(yīng)該詳細(xì)地了解IGBT的情況?？梢詫?duì)照IGBT器件的參數(shù)表、安全工作區(qū)間、損耗及對(duì)驅(qū)動(dòng)的要求等來(lái)考慮開(kāi)關(guān)器件IGBT的性能，以便選擇更加合適UPS電源的IGBT開(kāi)關(guān)器件。
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UPS輸出功率: 6000VA-4.2KW
UPS電源類型: 在線式UPS電源
UPS電池配置: 必須外接240V的直流電池組
UPS延時(shí)時(shí)間: 可延時(shí)0-14小時(shí)，根據(jù)外接電池的容量而定
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