資源描述：
《UPS電源工作原理及應(yīng)用.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
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(jī)智能化程度高，儲(chǔ)能器材采用免維護(hù)蓄電池，使得在運(yùn)行中往往忽略了對(duì)該系統(tǒng)的維護(hù)與檢修。其實(shí)維護(hù)的好壞，對(duì)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(hù)經(jīng)驗(yàn)介紹UPS電源的使用注意事項(xiàng)和日常維護(hù)要求。雖說各企業(yè)配置的UPS供電系統(tǒng)設(shè)備型號(hào)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(shí)因?yàn)樵诰€式UPS電源系統(tǒng)具有對(duì)各類供電的零時(shí)間切換，自身供電時(shí)間的長(zhǎng)短可選，并具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、凈化的特點(diǎn)。當(dāng)UPS電源系統(tǒng)本身出現(xiàn)故障時(shí)有自動(dòng)旁路功能，當(dāng)需要檢修時(shí)可采用手動(dòng)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(chǔ)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(shí)（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(chǔ)能電池
3、來完成，由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流直能的功能外，對(duì)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(chǔ)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(duì)脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對(duì)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(hù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機(jī)自檢故障后的自動(dòng)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(shí)，給負(fù)載供電如所示，而且，同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電，（如圖1實(shí)線所示）；當(dāng)突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開始工作，由儲(chǔ)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(shí)，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(jī)和儲(chǔ)能電池。額定輸出功率的大小取決于主機(jī)部分，并與負(fù)載屬那種性質(zhì)有關(guān)，因?yàn)閁PS電源對(duì)不同性能的負(fù)載驅(qū)動(dòng)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(chǔ)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(shí)間的長(zhǎng)短，這個(gè)
5、時(shí)間因各企業(yè)情況不同而不同，主要由備用電源的接入時(shí)間來定，通常在幾分鐘或幾個(gè)小時(shí)不等。因此，UPS電源系統(tǒng)在檢測(cè)到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動(dòng)供電，且隨著儲(chǔ)能電池慢慢放電，儲(chǔ)能電池的容量隨著時(shí)間會(huì)逐漸降低，考慮到壽命終止時(shí)儲(chǔ)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(shí)間當(dāng)儲(chǔ)能電池滿容量時(shí)為2小時(shí)，半容量為1小時(shí)。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?，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動(dòng)電路，可避免開機(jī)時(shí)對(duì)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(dòng)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(hù)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(dòng)：控制驅(qū)動(dòng)是完成整機(jī)功能控制的核心，它除了提供檢測(cè)、保護(hù)、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動(dòng)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(shí)，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(shí)市電對(duì)電池充電。當(dāng)任何時(shí)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(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長(zhǎng)鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過200%額定負(fù)載）時(shí)，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(shí)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(jī)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(yùn)行，電源在開機(jī)前，首先計(jì)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(jì)負(fù)載能力，一般帶計(jì)算機(jī)負(fù)載時(shí)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(gè)負(fù)載伏安數(shù)每套PLC功率：220V0.5=110VA每臺(tái)操作站功率：220V2A=440VAIBMPC客戶機(jī)及服務(wù)
