Delta變換UPS的電路結構如圖1所示，由防反饋接觸器、主靜態開關、Delta變壓器、Delta逆變器、主逆變器、輸出接觸器等部件組成。
基本介紹
- 中文名：Delta變換UPS
一、工作原理,二、性能,
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，工作於正向模式（逆變）時，電流流出逆變器，逆變器輸出正弦波電壓；工作於反向模式（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，輸出電流穩定到基準值。電流基準值是根據負載和蓄電池充電情況確定的，其輸出連線到Delta變壓器的副邊。Delta逆變器在系統中的作用是：
（1）對UPS的輸入電流進行控制，進行功率因數校正，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：
當市電輸入電壓低於系統額定電壓時，Delta逆變器工作於逆變方式，輸出功率。在Delta變壓器原邊產生與輸入市電電壓極性相同的電壓，進行正極性補償。
當市電電壓高於系統額定輸出電壓時，在Delta變壓器原邊產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後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，連線在系統輸出端，使輸出電壓保持在電壓基準值上。主逆變器在系統中的作用是：
（1）控制系統輸出電壓，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，主逆變器調節系統輸出電壓，將輸出電壓與電壓基準值比較，根據誤差進行PWM調節，穩定系統輸出電壓。主逆變器的輸出頻率和相位與市電輸入頻率相同。Delta逆變器根據負載和蓄電池充電狀況確定電流基準，並將輸出電流與電流基準比較，穩定輸出電流，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輸出電壓（功率平衡點的電壓）相等時，市電經Delta變壓器直接為負載供電，負載功率不經過任何變換，因此無功率變換的損耗（實際上總會有一些系統損耗，故市電的輸入功率總比負載功率大一些，但系統損耗很小）。
當市電輸入電電壓低於系統輸出電壓（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變壓器原邊產生正極性補償電壓，以使供電迴路的電壓保持平衡。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。
當市電輸入電壓高於系統輸出電壓（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路，即吸收的功率經Delta逆變器（整流），主逆變器（逆變）後，流向負載。以使功率平衡點的功率保持平衡。此時Delta逆變器工作於整流方式，使Delta變壓器原邊產生與市電電壓反相的電壓，進行負極性補償，以使供電迴路的電壓保持平衡。
無論市電電壓與系統輸出電壓相等或不相等時，UPS系統都可以給蓄電池充電。Delta逆變器通過檢測DC母線電壓，並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於負載需要的功率，多餘的功率就通過主逆變器流入DC母線，給蓄電池充電，DC電壓恢復後，市電輸入電流將恢復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系統中的整流、逆變兩次變換不同，雙變換UPS系統將100%的負載功率全部進行兩次變換，而Delta變換UPS系統只變換很小的一部分功率，即市電電壓和系統輸出電壓之間差值相關的功率，故採用了表示差值（變數的增量）的希臘字母△d（Delta），稱為Delta變換。
實際上，Delta變換UPS系統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系統變換的功率大小與市電變動的情況有關，一般為在±25%額定功率以內。所以，在正常方式下主逆變器和Delta逆變器的負荷只有UPS系統額定功率的25%以下。但主逆變器的容量仍應按100%額定負荷設計，因為在市電故障時它要承擔全部負載功率，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逆變器不承擔全部負荷，其容量設計為額定容量的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，繼續運行，承擔全部負載功率。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。由正常方式轉換到儲能方式的轉換時間為零，輸出電壓無中斷。因為主逆變器始終連線在系統輸出端。
3．旁路方式
當UPS設備故障時，靜態旁路開關接通，主靜態開關斷開，市電經靜態旁路開關直接為負載供電。此時接觸器2斷開，使UPS設備與負載斷開。
二、性能
（1）主逆變器始終連線在系統輸出端，調節輸出電壓，並通過Delta逆變器進行供電迴路電壓補償，無論有無市電，都能向負載提供高質量的交流電源。輸出穩壓精度、輸出電壓瞬態特性、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，逆變器只能同步於市電電源，不能同步於內部振盪器或其他信號。
（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將轉換到儲能發生，負載由主逆變器繼續供電，主逆變器與負載電路的連線沒有進行切換，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的負載發生階躍變化，可能造成系統輸出電壓的瞬時輕微的波動。而雙變換UPS在轉入儲能發生時負載沒有發生變化。
（5）由於交流輸入電流是受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可以做到接近1。因為Delta逆變器是電流源，對負載電流呈現較高的輸出阻抗。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的功率進行變換和調整，逆變器承擔的最大功率（當輸入電壓處於上限和下限時），只有輸出功率的20%左右（相當於輸入電壓最大波動範圍），所以負荷率很小，功率裕量很大；過載能力很強，負載電流峰值因數大。而且，輸出有功功率（kW）可以做到等於視在功率（kVA），目前雙變換UPS還做不到這一點。
