目 前艾默生UPS工 业 电 源 主 要 有 后 备 式 和 在 线 式 ,电 力 专 用 在线 式 UPS 主 要 用 于 发 电 厂 和 配 电 所 ,其 主 要 结 构 分 为 六 个 部分 :D€⁄D€,静 态 开 关 ,D€⁄DA,APF€和 输 入 输 出 EMI滤 波 器 $在 交 流 输 入 正 常 的 情 况 下 ,用 过 APF€将 交 流 电 压 转 换 成直 流 电 压 ,再 通 过 D€⁄A€变 换 器 将 直 流 电 压 逆 变 为 正 弦 波 ,将 正 弦 波 输 出 到 负 载 , 为 负 载 提 供 电 能 ; 如 果 交 流 输 入 发 生 故 障 , 则 进 行 直 流 输 入 ,首 先 通 过 变 压 器 D€⁄D€使 得 直 流 输 入 电 压 升 高 ,然 后 经 过 D€⁄A€逆 变 将 升 高 后 的 直 流 输 入 逆 变 为 正 弦 波 输 入 ,再 输 出 到 负 载 进 行 供 电 ;如 果 上 述 两 种 输 入 都 出 现 故障 或 者 D€⁄DA变 换 器 出 现 断 路 时 ,静 态 开 关 则 切 换 到 旁 路 输 入 ,为 负 载 进 行 供 电 $
1艾默生在 线 式 UPS 的 硬 件 电 路
a)APF€模 块 :如 下 图 所 示 为 该 模 块 的主功率电 路 图 ,该 模块 采 用 形 式 为 boozt拓 扑 结 构 ,可 以 实 现 满 载 工 作 时 PF数 值 超过 0.99,其 控 制 芯 片 型 号 是 U€3854BN$APF€ 模 块 的 主 功 率 电 路 图
b)D€⁄D€模 块 :其 基 本 结 构 为 LL€拓 扑 形 式 ,使 用 ZVS 和 Z€T技 术 ,且 具 有 变 换 效 率 较 高 的 优 势 $ 而 输 出 方 式 为 正 负 母线 式 $
s) D€⁄DA模 块 :该 模 块 提 供 为 逆 变 作 用 ,结 构 形 式 为 半 桥式 拓 扑 结 构 $ 通 过 两 个 M0S 交 替 工 作 ,使 得 所 形 成 的 逆 变 电压 方 向 相 反 $
2在 线 式 艾默生UPS电源 的 发 展 方 向
(1)智 能 化 ,自 动 化 和 网 络 化 $ 在 当 今 网 络 时 代 的 背 景 下 , 独 立 外 设 的 UPS 产 品 已 经 远 远 不 能 够 满 足 人 们 的 需 求 ,因 此 UPS 产 品 已 经 慢 慢 融 入 计 算 机 网 络 系 统 ,成 为 了 其 重 要 的 一 部 分 $ 这 要 求 UPS 产 品 和 计 算 机 网 络 之 间 可 以 实 现 数 据 的 传 递 ,因 此 就 要 求 该 产 品 能 够 简 单 地 兼 容 于 计 算 机 和 网 络 之 中 $
微 处 理 技 术 使 得 UPS 系 统 逐 渐 成 为 智 能 化 产 品 ,主 要 体 现在 两 方 面 :一 方 面 为 自 我 监 控 ,即 产 品 在 实 际 运 行 过 程 中 可 以对 自 身 状 态 进 行 监 控 ,预 先 处 理 故 障 ,确 保 设 备 可 靠 地 运 行 ;另一 方 面 则 为 网 络 与 UPS 产 品 之 间 的 数 据 交 换 过 程 ,使 用 者 可 以通 过 计 算 机 实 时 监 测 各 节 点 UPS 电 源 的 状 态 ,及 时 提 供 信 息 反馈 $ 自 动 化 则 是 自 动 完 成 的 自 我 检 测 过 程 的 UPS 电 源 产 品 ,该过 程 无 需 人 工 干 预 $ 自 动 化 过 程 是 实 现 智 能 化 和 网 络 化 ,保 证可 靠 运 行 的 重 要 因 素 $
(2)多 平 台 和 监 控 远 程 化 $ 经 济 和 科 技 的 全 球 化 带 来 了 复杂 的 网 络 系 统 ,随 着 UPS 网 络 化 进 程 的 不 断 进 步 ,UPS 电 源 系统 要 不 断 适 应 多 种 形 式 网 络 环 境 ,可 以 使 用 户 在 不 同 网 络 环 境和 平 台 下 进 行 实 时 控 制 与 监 测 $
(3)DSP技 术 和 高 频 技 术 的 应 用 $ 数 字 信 号 处 理 技 术 使 得
艾默生UPS电源 产 品 自 身 可 靠 性 不 断 提 高 ,可 以 输 出 稳 定 性 更 好 ,纯 净 度 更 好 的 电 压 ;DSP芯 片 实 现 了 UPS 产 品 的 全 数 字 化 控 制 ,该 芯 片 通 过 实 时 读 取 输 出 状 态 ,计 算 SPBM值 ,应 用 先 进 的 控 制 策 略 对 UPS 电 源 进 行 控 制 $ 当 输 出 的 负 载 具 有 非 线 性 特 性 时 ,可 以 通 过 对 非 线 性 动 态 变 化 的 监 测 对 输 出 谐 波 进 行 相 关 的补 偿 $ 所 以 ,使 用 DSP技 术 ,为 推 动 不 间 断 电 源 的 智 能 化 和 网 络 化 发 挥 了 重 要 作 用 $ 应 用 高 频 技 术 则 可 以 降 低 电 源 的 内 耗和 噪 声 ,提 高 效 率 和 可 靠 性 $
(4)Delta逆 变 技 术 $ Delta逆 变 技 术 即 电 压 串 并 联 补 偿 高频 双 向 逆 变 技 术 ,采 用 了 高 频 输 入 端 的 功 率 因 子 ,极 大 地 改 进电 网 适 应 性 和 输 出 能 力 实 现 了 零 转 换 时 间 $
(5)并 行 技 术 和 冗 余 技 术 $ 电 子 设 备 ( 例 如 计 算 机 ) 的 应用 数 量 不 断 增 多 ,应 用 场 合 也 越 来 越 重 要 ,以 往 单 机 运 行 的 几百 kV·A容 量 UPS 产 品 已 经 满 足 不 了 多 设 备 的 供 电 要 求 ,大 功 率 的 产 品 往 往 会 造 成 过 多 的 浪 费 ,小 功 率 多 数 量 的 产 品 采 用并 联 技 术 实 施 链 接 后 ,不 仅 可 以 满 足 正 常 的 供 电 需 求 ,而 且 也可 以 灵 活 的 控 制 整 个 电 源 控 制 系 统 的 总 容 量 $ 并 联 和 冗 余 技术 地 使 用 并 不 矛 盾 ,增 加 容 量 需 要 依 靠 并 联 技 术 ,若 某 一 单 一模 块 出 现 故 障 ,则 需 要 冗 余 技 术 保 证 整 个 系 统 的 可 靠 性 $ 小 功率 并 行 技 术 也 逐 渐 成 为 UPS 电 源 系 统 配 置 的 一 种 实 用 的 趋 势 $
3结 语
分 析 了 在 线 式 UPS 的 特 点 及 发 展 方 向 ,下 面 总 结 UPS 电源 系 统 的 使 用 和 维 护 时 应 该 注 意 的 事 项 :
UPS 系 统 主 机 对 温 度 的 敏 感 性 要 求 不 高 ,5 ~40ª环 境 下均 可 ,但 是 对 工 作 环 境 的 洁 净 度 要 求 较 高 ,要 求 尽 量 少 的 灰 尘和 低 湿 度 ,否 则 容 易 短 路 造 成 主 机 系 统 故 障 ;储 能 电 池 则 要 求在 一 定 的 温 度 环 境 下 工 作 ,一 般 为 15 ~30ª$
使 用 时 设 置 的 主 机 参 数 不 能 随 便 修 改 ,特 别 是 电 池 组 的 相关 参 数 ,如 果 设 置 不 当 会 严 重 影 响 其 寿 命 $ 但 是 浮 充 电 压 参 数要 随 着 环 境 温 度 的 不 断 变 化 进 行 修 改 $
在 供 电 网 不 进 行 供 电 时 ,UPS 系 统 和 负 载 的 启 动 顺 序 需 要注 意 $ 在 使 用 时 ,应 先 将 负 载 关 闭 ,启 动 UPS 电 源 供 电 ,然 后 将负 载 启 动 $
为 保 证 长 时 间 可 靠 运 行 ,在 使 用 的 过 程 中 不 可 随 意 增 加 高功 率 的 设 备 ,也 禁 止 长 时 间 满 负 荷 环 境 下 工 作 $
UPS 电 源 系 统 电 压 对 发 电 机 的 电 压 ,工 作 频 率 ,幅 值 和 波形 都 有 一 定 的 要 求 ,UPS 电 源 的 功 率 也 应 远 远 低 于 发 电 机 的 功率 ,否 则 会 造 成 UPS 电 源 系 统 的 破 坏 $
在 安 装 ⁄卸 载 输 出 线 等 部 件 时 ,为 防 止 电 击 危 险 ,应 采 取 相应 的 安 保 措 施 ,例 如 使 用 绝 缘 工 具 进 行 安 装 等 $
实 际 使 用 的 过 程 中 应 尽 量 避 免 大 电 流 条 件 下 进 行 工 作 ,过大 的 电 流 可 能 会 使 电 池 极 板 变 形 ,极 板 上 依 附 的 活 性 物 质 脱落 , 内 阻 变 大 , 温 度 升 高 , 容 量 下 降 , 缩 短 电 池 的 使 用 寿 命 $