华为高频UPS的技术改革
三相半桥式(或称有中线的三相桥式)高频UPS的并联级联叠加法,虽然具有很多的优点,但它还没有完全克服三相半桥式SPWM逆变器消谐波能力不强的缺点,因此仍然存在着许多不足。
(1)三相半桥式逆变器只能进行有死区的两电平SPWM控制，所以其输出相电压波形中具有谐波含量比三电平逆变器大一倍、谐波幅值也比三电平逆变器大一倍的缺点。两电平逆变器的谐波频率与相应的三电平逆变器相比较，也要小一倍，因此两电平逆变器的消谐波能力比三电平逆变器要小一倍多。谐波也是一种损耗，消谐波能力小就意味着谐波含量大，变换效率低，这是采用三相半桥式两电平逆变器作为高频UPS主体电路带来的后果。
(2)所用开关器件较多,成本高。
(3)逆变开关不能自动地工作在ZVS软开关状态,因此du/dt大,EMI大,电能损耗也大。
当采用直流电源SPWM级联叠加式逆变器作为高频UPS主体电路时,上述缺点就会得到克服。独立直流电源SPWM逆变器的特点是,把级联叠加与SPWM控制从逆变器转移到直流电源上进行,是一种没有死区的多电平逆变器,其优点是:
(1)可以显著地减少开关器件的数目,降低了成本。
(2)逆变开关自然地工作在ZVS软开关状态,降低了开关损耗,提高了变换效率。
(3)叠加控制开关，可以很方便地实现ZVS软开关。
3.1 直流电源PSCPWM级联叠加式UPS
直流电源PSCPWM级联叠加式UPS如图4所示,这是一种级联叠加级数N=3的UPS电路,图的左侧是整流器,图的右侧是逆变器。华为UPS电源
以下先介绍右侧的逆变器,它是由一种PSCPWM控制与级联叠加在直流电源上实现的,是N=3的一种级联式7电平逆变器。它是由直流电源以PSCPWM控制的级联式电路,和后面的GTO 2H桥两部分组合而成的、不设死区的逆变器。前面部分的N=3载波三角波的移相角
。假定载波三角波uc1的初相位角
则载波三角波uc2的初相位角
,uc3的初相位角
,采用一个共用的正弦波uSA进行调制,所产生的三个PSCPWM脉冲分别去控制由IGBT构成的开关器件S1'～S3'。用uc1与uSA进行比较,在uSA>uc1部分产生的脉冲去控制开关S1',使直流电源E1的输出电压波形为Ud1;用uc2与uSA进行比较(见图4右侧波形图),在uSA>uc2部分产生的脉冲,去控制开关S2',使E2的输出电压波形为Ud2;用uc3与uSA进行比较,在uSA>uc3部分产生的脉冲,去控制开关S3',使E3的输出电压波形为Ud3。这样,三个独立直流电源E1=E2=E3的输出电压Ud1～Ud3直接叠加后的直流输出电压为UdA=Ud1+Ud2+Ud3,UdA是一个类似于单相全桥整流器输出电压的三电平PWM电压波形,如图4右侧的波形所示。UdA经过由晶闸管开关器件S4～S7组成的GTO 2H桥的同步逆变后,就可以得到7电平PWM电压波形输出。由图4中UdA的波形可知,其过零点的电压等于零,因此2H桥中的四个开关器件是自然地工作在ZVS零电压软开关状态,故可以选用低速廉价的GTO器件。华为UPS电源
