Трёхуровневые полупроводниковые конвертеры в ИБП

Современные потребители электроэнергии становятся всё более требовательным к качеству питающего напряжения. Всё большее количество электроприёмников могут устойчиво работать только в системах гарантированного бесперебойного электроснабжения, защищенные источниками бесперебойного питания (ИБП). Возрастает количество используемых ИБП и их мощности. Как следствие, становятся значимыми эффекты, которые ИБП вносят в систему основного электроснабжения и в окружающую среду - в частности – применяемые в ИБП полупроводниковые элементы искажают кривую питающего напряжения, а преобразование электроэнергии в ИБП сопровождается потерями, за счет чего возрастает количество тепла, выделяемое источниками.

Kehua Tech, в числе других передовых компаний-производителей ИБП, предпринимает меры к тому, чтобы выпускаемая ею продукция обеспечивала потребителей качественным надежным электропитанием и при этом не имела негативного влияния на систему электроснабжения и окружающую среду. Одним из способов, которые позволяют продукции Kehua Tech снизить нелинейную нагрузку на основную сеть, увеличить коэффициент синусоидальности выходного напряжения ИБП и повысить КПД источника, является применение трехуровневых полупроводниковых преобразователей.

Все существующие сейчас на рынке ИБП класса он-лайн используют два полупроводниковых преобразователя – выпрямитель и инвертор. Оба преобразователя для выпрямления и инвертирования напряжения используют метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) – например, в инверторе формирование выходного напряжения происходит за счет открытия и закрытия полупроводниковых элементов (в качестве которых сейчас повсеместно используются транзисторы) со скважностью, пропорциональной уровню требуемого сигнала:

На рисунке – схематичное изображение принципа ШИМ - напряжение, подаваемое на преобразовательный полупроводниковый полумост (может иметь уровень +Е или 0), выходной сигнал моста (синий прямоугольной формы) и результирующая кривая инвертированного полумостом напряжения (красная синусоида). По такому принципу работают двухуровневые инверторы - для формирования синусоидального сигнала в каждый момент времени к соответствующему полупроводниковому элементу приложено напряжение уровней 0 или Edc.

Дальнейшее совершенствование преобразовательной техники обусловило появление трехуровневых инверторов на IGBT-модулях. Выходной сигнал формируется за счет подачи напряжений трех уровней 0, Edc или Edc/2:

Трехуровневые инверторы обладают следующими особенностями:

• они могут быть построены на полупроводниках, рассчитанных на меньшее номинальное напряжение и потому более надежны;
• для формирования выходного сигнала с тем же качеством требуется меньшая частота переключения транзисторов по сравнению с двухуровневым инвертором;
• за счет существенного (почтив 3 раза) снижения потерь энергии на переключение транзисторов (из состояния «включено» в состояние «выключено» и наоборот) такой инвертор выделяет меньше тепла и имеет более высокий КПД;
• выходное напряжение инвертора имеет меньшее содержание высших гармоник;
• выпрямитель генерирует значительно меньшее количество искажений входного тока.

Компания Kehua в наиболее ответственных сериях своих ИБП – KR-RM, MR33 и KR33 - отказалась от использования двухуровневых и применяет только трехуровневые инверторы. Это обеспечивает источникам указанных серий высокий КПД (до 96% в режиме двойного преобразования), низкие искажения выходного напряжения (менее 2% при работе на линейную нагрузку) и значительное снижение массо-габаритных показателей. Например, ИБП MR33 800 на базе силовых модулей 80кВА имеет вес 960кг и занимает площадь 1400х860мм. А ИБП серии KR-RM мощностью до 40 кВт могут быть установлены в 19" стойку и занимают при этом в ней всего 3U, обладая при этом высокими показателями эффективности и качества выходного напряжения.

Kehua Tech не ограничивается использованием передовых инверторных технологий в производимых ИБП. Модульная и блочная архитектура ИБП, расширенное самотестирование, протоколирование параметров для помощи в поиске отказов, резервирование с использованием одноранговой параллельной работы ИБП, система охлаждения с избыточностью вентиляторов и контролем их исправности, многослойное антикоррозийное покрытие печатных плат – эти и другие технические решения позволяют Kehua Tech многие годы удерживать лидерские позиции на стремительно развивающемся рынке систем бесперебойного и гарантированного электроснабжения.

Вам может быть интересно:

1. ИБП для томографа
2. Оксана Кузьмина, Kehua Tech: Китайские производители ИБП планируют интервенцию на российский рынок

https://kehuatech.ru/