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1、UPS電源工作原理一、引言保證任何情況下的正常供電，是冶金行業(yè)的重要基礎(chǔ)。為此,除工業(yè)電網(wǎng)正常供電外，還需配備UPS供電系統(tǒng)。UPS電源是保障供電穩(wěn)定和連續(xù)性的重要設(shè)備，因其主要機智能化程度高，儲能器材采用免維護蓄電池，使得在運行中往往忽略了對該系統(tǒng)的維護與檢修。其實維護的好壞，對電源的壽命和故障率有很大影響，下面根據(jù)我們使用中的具體情況和維護經(jīng)驗介紹UPS電源的使用注意事項和日常維護要求。雖說各企業(yè)配置的UPS供電系統(tǒng)設(shè)備型號及系統(tǒng)容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS電源類型選擇上各站
2、都選擇了在線式，這時因為在線式UPS電源系統(tǒng)具有對各類供電的零時間切換，自身供電時間的長短可選，并具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、凈化的特點。當(dāng)UPS電源系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障時有自動旁路功能，當(dāng)需要檢修時可采用手動旁路，使檢修、供電互不影響。二、UPS電源系統(tǒng)UPS電源系統(tǒng)由4部分組成：整流、儲能、變換和開關(guān)控制。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時（該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池
3、來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就象接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護，設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。如圖1所示，在電網(wǎng)電壓
4、工作正常時，給負(fù)載供電如所示，而且，同時給儲能電池充電，（如圖1實線所示）；當(dāng)突發(fā)停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池工給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑→所示）；當(dāng)由于生產(chǎn)需要，負(fù)載嚴(yán)重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電（如虛線所示）。UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分，主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于主機部分，并與負(fù)載屬那種性質(zhì)有關(guān)，因為UPS電源對不同性能的負(fù)載驅(qū)動能力不同，通常負(fù)載功率應(yīng)滿足UPS電源70％的額定功率。儲能電池容量的選取當(dāng)負(fù)載功率確定后主要取決其后備時間的長短，這個
5、時間因各企業(yè)情況不同而不同，主要由備用電源的接入時間來定，通常在幾分鐘或幾個小時不等。因此，UPS電源系統(tǒng)在檢測到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動供電，且隨著儲能電池慢慢放電，儲能電池的容量隨著時間會逐漸降低，考慮到壽命終止時儲能電池容量下降到50％并留有一定的余量，UPS電源系統(tǒng)的工作時間當(dāng)儲能電池滿容量時為2小時，半容量為1小時。2.1電源工作原理2.1.1AC-DC變換：將電網(wǎng)來的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷海┙o逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網(wǎng)的沖擊。2
6、.2.2DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小，具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限流技術(shù)，及快速短路保護技術(shù)，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負(fù)載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。2.3.3控制驅(qū)動：控制驅(qū)動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。不間斷電源工作原理框圖如圖2所示。2.3電源
7、工作過程當(dāng)市電正常220Vac時，直流主回路有直流電壓輸出，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時市電對電池充電。當(dāng)任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當(dāng)電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時自動返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過200%額定負(fù)載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出
8、并跳到旁路狀態(tài)，此時前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機即開始恢復(fù)工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運行，電源在開機前，首先計算負(fù)載容量。FR-UK型不間斷電源（標(biāo)稱額定功率）80%的阻性負(fù)載設(shè)計負(fù)載能力，一般帶計算機負(fù)載時可承受的按下式估算：∑i=1nPi≤P其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個負(fù)載伏安數(shù)每套PLC功率：220V0.5=110VA每臺操作站功率：220V2A=440VAIBMPC客戶機及服務(wù)
