無(wú)輸出變壓器UPS視設(shè)計(jì)功率的大小，所用的具體電路形式也不盡相同，這里僅就大功率無(wú)輸出變壓器UPS的主電路結(jié)構(gòu)形式（見(jiàn)圖14）來(lái)討論它是如何完成三相四線輸出和系統(tǒng)升壓功能的，因?yàn)橐笕嗨木€輸出和系統(tǒng)升壓是傳統(tǒng)UPS必須帶輸出變壓器的兩個(gè)根本理由。當(dāng)新的電路拓樸結(jié)構(gòu)本身具備這兩個(gè)功能時(shí)，輸出變壓器也就自然沒(méi)有存在的必要了。

　　圖14主要表示了與是否需要變壓器這一論題有關(guān)的電路框圖，輸入部分是IGBT-PFC整流電路，后面部分是三相半橋逆變電路，中間是電池配置示意圖。這里電池組用了兩組400V電池組，串聯(lián)后直接跨接在直流母線上。當(dāng)然也可用一組400V電池組，那么就需要在直流母線和電池組之間配置一個(gè)獨(dú)立的可雙向工作的DC/DC變換器，市電正常時(shí)，由800V降壓給電池組充電，當(dāng)市電停電時(shí)，反向升壓給半橋逆變器提供800V工作電壓。

　　下面主要敘述IGBT-PFC整流電路和三相半橋逆變電路的工作狀態(tài)。

　　1、無(wú)輸出變壓器UPS是如何向負(fù)載提供三相四線制電壓的

　　圖14中，輸出半橋逆變電路由三組IGBT橋臂組成，每組與公用電容（電池）電路組成單相半橋逆變器。三個(gè)半橋電路可獨(dú)立輸出功率，由他們形成的三個(gè)50Hz單相正弦波電壓彼此相差120o，所以只要看一下一個(gè)半橋電路的工作過(guò)程，就可了解三相電路的工作狀態(tài)。

　　如圖15所示，假定橋臂的上面的IGBT用VT1和VD1表示，下面的IGBT用VT2和VD2表示，與電池并連的電容分別是C1和C2，續(xù)流電感為L(zhǎng)。

　　圖15所示為主逆變器逆變狀態(tài)等效電路及工作過(guò)程。我們分析其工作過(guò)程時(shí)，先按輸出電壓正半周和負(fù)半周把它分解為兩個(gè)降壓型開(kāi)關(guān)電路（Buck）。在輸出電壓的正半周時(shí)，降壓開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)關(guān)管VT1、續(xù)流二極管VD2和電感L組成。VT1導(dǎo)通時(shí)電容C1上的正電壓（400V）通過(guò)電感L向負(fù)載輸出功率，電感L中的電流線性上升；當(dāng)VT1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止后，由于電感L的續(xù)流作用，感應(yīng)電壓使VD2導(dǎo)通，續(xù)流電流流經(jīng)電容C2，其電流方向?qū)嶋H上是給電容C2充電。在輸出電壓的負(fù)半周時(shí)，降壓開(kāi)關(guān)電路由開(kāi)關(guān)管VT2、續(xù)流二極管VD1和電感L組成。VT2導(dǎo)通時(shí)，電容C2上的負(fù)電壓（-400V）通過(guò)電感L形成輸出電壓的負(fù)半周，電感L中電流線性上升，VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止后，由于電感的續(xù)流作用使二極管VD1導(dǎo)通，其電流方向?qū)嶋H上是給電容C1充電。在電路中，輸出電容C是容量不大的交流濾波電容器，設(shè)置它的主要目的是與電感L一起濾除逆變器高頻（15KH左右）開(kāi)關(guān)脈動(dòng)電壓和干擾成分，當(dāng)開(kāi)關(guān)管的控制波形按正弦規(guī)律變化（SPWM）時(shí)，輸出電壓肯定是平滑的正弦波。

　　由圖15所示的工作過(guò)程和輸出電壓波形可知，三個(gè)半橋電路可分別輸出三個(gè)穩(wěn)定的正弦波電壓，控制電路使三個(gè)穩(wěn)定的正弦波電壓相位差為120o，于是就形成了三相四線制輸出，公共零線則是由直流母線的電容中點(diǎn)引出，而無(wú)需再配置輸出隔離變壓器。

　　2、PFC技術(shù)可同時(shí)完成輸入功率因數(shù)校正和升壓功能

　　采用高頻整流技術(shù)（IGBT-PFC）同時(shí)完成對(duì)輸入功率因數(shù)校正和提升電壓的功能，是無(wú)輸出變壓器UPS電路技術(shù)的另一重要的標(biāo)志性的特點(diǎn)。PFC技術(shù)已經(jīng)很成熟，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和不同的性能要求，其電路拓?fù)湫问揭膊槐M相同，但其基本原理是是相同的，具有功率校正功能的電路有降壓式、升/降壓式、反擊式、升壓式（Boost）四種形式，在UPS設(shè)備中，為了同時(shí)完成對(duì)輸入功率因數(shù)校正和提升電壓的功能，自然就采用了升壓式（Boost）電路。

　　圖16是單相升壓式（Boost）電路原理。圖中的C1為高頻小容量電容器，用以消除開(kāi)關(guān)管在高頻開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的傳向電網(wǎng)的干擾。C2是大容量直流電解電容器。與一般AC/DC整流變換所不同的是，在橋式整流與大容量直流電容之間加入了PFC電路環(huán)節(jié)，其目的是使輸入電流跟隨輸入電壓按正弦規(guī)律同相位變化。PFC環(huán)節(jié)由電感L、開(kāi)關(guān)管VT和二極管VD以及相應(yīng)的控制電路組成，控制電路接收輸入電壓波形頻率和相位、輸入電流波形和數(shù)值、輸出直流電壓幅值3種反饋信號(hào)，并以PWM方式控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，其工作過(guò)程如下：功率開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)，二極管VD因反向偏置而截止，輸入電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)管VT向電感L充磁，電感電流（即此時(shí)的輸入電流）IL的變化規(guī)律直接取決于電感L值和此時(shí)的輸入電壓瞬時(shí)值，其增加值則同時(shí)與L值、此時(shí)刻輸入電壓的瞬時(shí)值及開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間有關(guān)。開(kāi)關(guān)管VT截止時(shí)，由于電感L的續(xù)流作用而感應(yīng)一個(gè)電壓疊加在輸入電壓上，使二極管VD正向?qū)ǎ姼蠰將貯存的磁能轉(zhuǎn)化為電能向電容C2充電并向負(fù)載輸出，輸入電流IL下降，IL下降速率與電感L值、此時(shí)刻輸入電壓瞬時(shí)值，以及負(fù)載（即直流電壓U2的輸出負(fù)載）大小有關(guān)，其減小值除取決于以上因素外，還與開(kāi)關(guān)管VT的截止時(shí)間有關(guān)。顯然，當(dāng)輸入電壓U1以正弦規(guī)律變化時(shí)，控制電路以PWM方式對(duì)開(kāi)關(guān)管VT進(jìn)行控制，當(dāng)工作頻率足夠高（例如15~20kHz）時(shí)，輸入電流必然是一個(gè)與輸入電壓同相且波形相同的正弦波。

　　對(duì)于三相輸入的大功率傳統(tǒng)雙變換UPS，其輸入電路是三相整流形成統(tǒng)一的直流母線（同時(shí)配備一組蓄電池），輸入功率因數(shù)校正和升壓原理與單相相似，電路形式有由三個(gè)單相PFC組合式、單開(kāi)關(guān)三相PFC、三開(kāi)關(guān)三相PFC、六開(kāi)關(guān)三相PFC等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。圖14中的輸入電路就是六開(kāi)關(guān)（IGBT）三相PFC原理電路。

　　六開(kāi)關(guān)三相PFC是由六只開(kāi)關(guān)功率器件組成的三相PWM整流電路，圖17是其原理電路。每個(gè)橋路由上下兩只開(kāi)關(guān)管及與其反向并聯(lián)的二極管組成，每相電流可通過(guò)該相橋臂上的這兩只開(kāi)關(guān)管控制。如A相電壓為正時(shí)，VT4導(dǎo)通使電感La上電流ia增大，電感La充電儲(chǔ)能；VT4關(guān)斷時(shí)，電感La感應(yīng)電壓疊加在輸入電壓UA上（升壓），使與VT1并聯(lián)的二極管VD1導(dǎo)通，電流ia通過(guò)VD1流向負(fù)載，在電感能量釋放過(guò)程中電流ia逐漸減小。同樣A相電壓為負(fù)時(shí)，可通過(guò)VT1和VT4反并聯(lián)的二極管VD4對(duì)電流ia進(jìn)行控制。

　　六開(kāi)關(guān)三相PFC原理電路的輸入電壓是380V，峰值是537V，所以此電路的輸出直流電壓可升至800V（±400V），此值正是UPS輸出三相半橋電路所需要的直流母線電壓。