時(shí)間：2023-05-29 18:17:40
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇ups不間斷電源，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】電源 ups系統(tǒng) 安裝 應(yīng)用
不間斷電源UPS技術(shù)就是在輸入電源中斷時(shí)能夠供應(yīng)電力，當(dāng)電源處于輸入正常狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)品質(zhì)差的電源實(shí)施穩(wěn)壓、穩(wěn)頻等操作，在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
烏魯木齊國(guó)際機(jī)場(chǎng)分公司網(wǎng)絡(luò)信息部的主機(jī)房安裝了2臺(tái)50KVA大型的在線式UPS，其它機(jī)房、配線間有二十幾臺(tái)中、小型UPS。筆者在對(duì)這些設(shè)備的改造、大修、維護(hù)等各方面的應(yīng)用具有一定的經(jīng)驗(yàn)。
1 不間斷電源UPS主要類型及各自的工作原理
1.1 UPS工作原理
UPS是一種以蓄電池為儲(chǔ)能裝置，采用逆變器作為主要單元，確保電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)的電源保護(hù)裝置。如果外電處以正常輸入狀態(tài)，把外電穩(wěn)壓后供給負(fù)載使用，并對(duì)機(jī)內(nèi)蓄電池實(shí)施充電，將能量?jī)?chǔ)存至電池內(nèi)。如果外電發(fā)生中斷或輸入故障，UPS把機(jī)內(nèi)電源能量轉(zhuǎn)換為交流電繼續(xù)使用，促使負(fù)載處于正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)仍能正常向負(fù)載供電。離線式UPS系統(tǒng)容量的增大，不要對(duì)各負(fù)載進(jìn)行供電。
1.2 不間斷電源UPS主要分類
現(xiàn)階段，市場(chǎng)所用的UPS電源設(shè)備種類多種多樣，根據(jù)其工作模式主要?jiǎng)澐譃殡x線式、在線互動(dòng)式和在線式。在線式UPS不管外電是否處于正常工作狀態(tài)，其輸出電壓一直由UPS逆變器供給，當(dāng)外電輸入后被UPS轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷海淠孀兤靼阎绷麟妷恨D(zhuǎn)換為交流電壓輸出，其變壓器不管外電是否正常時(shí)刻處于工作狀態(tài)。
在線互動(dòng)式屬于智能化的UPS，是指當(dāng)輸入市電處于正常工作狀態(tài)，UPS的逆變器為整流工作狀態(tài)，對(duì)電池組進(jìn)行充電。如果市電發(fā)生異常，逆變器即可調(diào)整為逆變工作狀態(tài)，所以，在線互動(dòng)式UPS也有相應(yīng)的轉(zhuǎn)換時(shí)間。必須注意，在線互動(dòng)式UPS具有較強(qiáng)的保護(hù)功能、能夠遠(yuǎn)程控制并實(shí)現(xiàn)智能化管理。在線互動(dòng)式UPS集中離線式UPS、在線式UPS的優(yōu)點(diǎn)，但這種UPS性能不佳，不適合當(dāng)做常延時(shí)的UPS電源。
2 不間斷電源UPS安裝步驟
2.1 安裝準(zhǔn)備工作
UPS進(jìn)行安裝前，要認(rèn)真考慮安裝基礎(chǔ)承重量，小容量UPS能夠直接安裝在機(jī)房地板上，大容量UPS必須安裝相應(yīng)的底座。敷設(shè)電纜過程中，充分考慮走線槽架位置與下進(jìn)線電纜溝槽位置。同時(shí)，UPS要設(shè)計(jì)合理的輸入和輸出電柜，并采用專用線路，其輸入電纜與保護(hù)設(shè)備依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用。輸入、輸出變壓器、備用發(fā)電機(jī)組等設(shè)置，用戶要依據(jù)具體需要進(jìn)行選擇。
2.2 設(shè)備安裝
將UPS機(jī)柜與蓄電池柜依次移動(dòng)至安裝點(diǎn)就位并進(jìn)行校正，大容量UPS機(jī)柜英語(yǔ)安裝基礎(chǔ)進(jìn)行緊固處理，防止發(fā)生傾斜等情況。將輸入、輸出變壓器案防止預(yù)設(shè)位置，把外接充電器、發(fā)電機(jī)組就位并校平，以此減少不必要的振動(dòng)。
2.3 設(shè)備接線
UPS接線前，仔細(xì)明確蓄電池回路斷路器是否斷開。分別連接交流輸入母線與旁路輸入母線，確保兩者保持一致狀態(tài)。在蓄電池內(nèi)部進(jìn)行接線時(shí)，必須佩帶絕緣手袋，穿絕緣膠靴，以保證操作者的安全。必須注意，不可接錯(cuò)正負(fù)極。整個(gè)設(shè)計(jì)所用的交流輸入、輸出電流、直流輸入電纜等尺寸嚴(yán)格根據(jù)UPS容量設(shè)定，通常不小于表1設(shè)定的電纜規(guī)格。
2.4 保護(hù)接線
部分用電設(shè)備對(duì)UPS有獨(dú)特的接地要求，從單相輸入、輸出UPS，輸入與輸出之間設(shè)有隔離，且輸出電壓為懸空電壓，采用電壓表依次策略兩個(gè)輸出端對(duì)地的電壓為幾十伏或幾百伏，此時(shí)要把任一個(gè)輸出端接地，確保電力設(shè)備安全運(yùn)行。必須注意，三相大容量UPS自身攜帶負(fù)載多，應(yīng)將抵押設(shè)備規(guī)范實(shí)施接地，切不可將中性線作為地線，確保線路的安全。同時(shí)，UPS交流和旁路輸入端必須考慮設(shè)計(jì)防雷保護(hù)回路和電涌保護(hù)器，防止雷電損壞UPS系統(tǒng)。
3 不間斷電源UPS應(yīng)用要點(diǎn)
3.1 不宜帶載開機(jī)、關(guān)機(jī)
缺少延遲啟動(dòng)功能的UPS，帶載開機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，容易燒毀逆變器末級(jí)驅(qū)動(dòng)元件。由于剛啟動(dòng)瞬間，控制電路并未達(dá)到穩(wěn)定工作狀態(tài)，啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生一定的浪涌電流，UPS末級(jí)驅(qū)動(dòng)元件也是如此。如果負(fù)載中存在電感性負(fù)載，帶載關(guān)機(jī)也會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)元件損壞。所以，不可帶載開機(jī)或關(guān)機(jī)。
3.2 后備式UPS不宜增加市電輸入保險(xiǎn)絲容量
后備式UPS處于供電狀態(tài)時(shí)，通常并未設(shè)置過載或短路自動(dòng)保護(hù)功能。在市電時(shí)，通常依靠輸入交流保險(xiǎn)承擔(dān)過載保護(hù)任務(wù)，因此，用戶不要輕易增加市電輸入保險(xiǎn)絲容量。如果UPS輸出出現(xiàn)短路事故，極易發(fā)生輸入保險(xiǎn)燒不斷，印制板印制線被燒毀的情況。
3.3 示波器觀察控制要點(diǎn)
當(dāng)UPS逆變器處于正常工作狀態(tài)。嚴(yán)禁采用示波器觀察控制電路波形。逆變器為UPS核心部件，逆變器具體運(yùn)行過程中，切忌采用示波器或其他測(cè)試工具控制電路波形。由于具體測(cè)試過程中，雖然特別小心，也不可避免表筆與臨近點(diǎn)相互碰撞，無(wú)法預(yù)防表筆接上后導(dǎo)致電路工作狀態(tài)改變。如果電路工作發(fā)生異常，燒毀末級(jí)驅(qū)動(dòng)元件的危險(xiǎn)加大。
4 結(jié)論
總之，不間斷電源UPS在輸入電源中斷過程中，能夠即可供應(yīng)電力，當(dāng)電源輸入正常時(shí)，能夠?yàn)槠焚|(zhì)不佳的電源實(shí)施穩(wěn)頻、防雷擊、濾除噪聲等操作，確保使用穩(wěn)定純凈的電源。文中從UPS工作原理和主要分型入手，重點(diǎn)闡述UPS安裝調(diào)試、具體應(yīng)用中的注意要點(diǎn)，對(duì)任意場(chǎng)合使用UPS提供重要的指導(dǎo)和借鑒作用。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】雙機(jī)熱備冗余 電力專用UPS電源
1 改造原因
皂市水電站UPS裝置原配置為一臺(tái)南京歐亞瑪創(chuàng)力電子有限公司生產(chǎn)的V系列10kVA逆變電源裝置，安裝于中控室。所帶負(fù)荷均為廠內(nèi)重要的負(fù)荷，包括監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)電源、中控臺(tái)電源、網(wǎng)絡(luò)柜電源、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)電源、遠(yuǎn)動(dòng)通訊機(jī)電源及保護(hù)信息管理系統(tǒng)柜電源等。
由于一臺(tái)UPS裝置長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行，不便于對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。此臺(tái)裝置故障，將導(dǎo)致UPS電源裝置所帶負(fù)荷將全部停電，直接影響電站運(yùn)行人員正常監(jiān)視和機(jī)組運(yùn)行控制、省調(diào)傳輸數(shù)據(jù)中斷、影響計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)的正常運(yùn)行。
為提高不間斷電源的可靠性，根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5065-2009《水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不間斷電源的規(guī)定，需配置雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)的電力專用UPS電源裝置，以保障重要負(fù)荷供電的可靠性。
2 改造技術(shù)方案的分析論證
雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)的電力專用UPS電源裝置可分為串聯(lián)或者并聯(lián)兩種方式，串聯(lián)備份技術(shù)是一種比較早期、簡(jiǎn)單而成熟的技術(shù)，它被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。備機(jī)UPS的逆變器輸出直接接到主機(jī)的旁路輸入端，在運(yùn)行中一旦主機(jī)逆變器故障時(shí)能夠快速切換到旁路，由備機(jī)的逆變器輸出供電，保證負(fù)載不停電。UPS串聯(lián)的特點(diǎn)是：兩臺(tái)UPS均為完整的具有獨(dú)立旁路的在線式UPS單機(jī)，兩臺(tái)UPS除了電源線的連接外不需要其他信號(hào)的連接，在正常情況下，主機(jī)100%的給負(fù)載供電，從機(jī)的負(fù)載為零。
并聯(lián)備份技術(shù)是近年來發(fā)展起來的采用更復(fù)雜技術(shù)的一種備份方式，并聯(lián)備份解決了串聯(lián)備份主從UPS電源老化不一致的問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)增容功能。UPS并聯(lián)備份的特點(diǎn)是：兩臺(tái)或多臺(tái)UPS的輸出端直接短接在一起，同時(shí)給負(fù)載供電，每臺(tái)UPS均分負(fù)載，沒有主從機(jī)之分。當(dāng)一臺(tái)UPS的逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，立即自動(dòng)脫機(jī)，負(fù)載由余下的UPS均分，不存在切換問題。
通過以上分析，結(jié)合電站UPS電源裝置所帶負(fù)荷特點(diǎn)，電站采用并聯(lián)備份技術(shù)，建立雙機(jī)并聯(lián)備份冗余結(jié)構(gòu)，以保障當(dāng)其中一臺(tái)UPS電源裝置故障時(shí)，另一臺(tái)UPS可獨(dú)立承擔(dān)負(fù)荷不間斷供電，不影響監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、遠(yuǎn)動(dòng)通訊機(jī)等重要負(fù)荷的正常運(yùn)行。電站經(jīng)過詢價(jià)，通過技術(shù)評(píng)審和商務(wù)評(píng)審，最終選擇的產(chǎn)品為由深圳思凡貝特科技公司提供的型號(hào)為HR8610的不間斷電源裝置。
3 項(xiàng)目實(shí)施過程控制
由于UPS裝置所帶負(fù)荷均為廠內(nèi)重要的負(fù)荷，包括監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)電源、中控臺(tái)電源、網(wǎng)絡(luò)柜電源、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)電源、遠(yuǎn)動(dòng)通訊機(jī)電源及保護(hù)信息管理系統(tǒng)柜電源等。為縮小此次改造過程中對(duì)電站相關(guān)業(yè)務(wù)的影響范圍，電站根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及分布情況組織編寫了詳細(xì)的施工方案，先對(duì)新UPS裝置進(jìn)行安裝和調(diào)試，新UPS裝置上電試驗(yàn)正常后，再對(duì)原UPS裝置上的負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)移接帶，所有負(fù)載轉(zhuǎn)接運(yùn)行正常最后才退出原UPS裝置。在對(duì)原UPS裝置上的負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)移接帶時(shí)，對(duì)采用雙電源供電的大部分設(shè)備，在實(shí)施改造前將雙電源供電設(shè)備的其中一路電源轉(zhuǎn)接至市電供電，保障在轉(zhuǎn)接過程中不停電保證運(yùn)行。對(duì)單電源供電的保護(hù)信息管理系統(tǒng)柜、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)柜內(nèi)交換機(jī)、MIS系統(tǒng)服務(wù)器從機(jī)等設(shè)備，因在轉(zhuǎn)移負(fù)荷時(shí)必定有短時(shí)間停電，將影響與省調(diào)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸（機(jī)組與水調(diào)數(shù)據(jù)）以及AGC、AVC數(shù)據(jù)下達(dá)，故向調(diào)度申請(qǐng)零點(diǎn)消缺。單電源供電設(shè)備在由原UPS供電轉(zhuǎn)至新UPS供電時(shí)，施工前做好充分準(zhǔn)備，以盡量縮短停電時(shí)間。
現(xiàn)場(chǎng)安裝屏柜基座時(shí)，將新購(gòu)的兩臺(tái)UPS不間斷電源裝置柜安裝固定，設(shè)備整體安裝整齊，保障設(shè)備基礎(chǔ)和設(shè)備屏柜可靠接地。敷設(shè)UPS不間斷電源裝置柜的電源輸入、電源輸出、信號(hào)輸出等電纜時(shí)，做好電纜兩端標(biāo)示牌的懸掛。電纜敷設(shè)在電站中控室進(jìn)行，應(yīng)做好電纜的保護(hù)，防止誤動(dòng)設(shè)備。敷設(shè)完成后進(jìn)行絕緣檢測(cè)和導(dǎo)通測(cè)試，保障電纜的電氣性能。
新安裝UPS不間斷電源裝置柜后進(jìn)行設(shè)備性能調(diào)試，對(duì)單機(jī)供電進(jìn)行切換檢查、并機(jī)運(yùn)行、信號(hào)核對(duì)、輸出電源及供電負(fù)荷檢查（采用模擬負(fù)載檢查設(shè)備供電情況）等，并做好調(diào)試記錄，通過試驗(yàn)檢查確認(rèn)新安裝設(shè)備功能是否運(yùn)行正常。檢查設(shè)備運(yùn)行正常后，逐步將負(fù)荷接至新UPS裝置，檢查各設(shè)備運(yùn)行情況，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行正常后，最后拆除原UPS電源裝置及現(xiàn)場(chǎng)清理。
4 總結(jié)分析
通過此次改造，電站較好的解決了單臺(tái)UPS工作的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了雙機(jī)并聯(lián)備份冗余，提高了電源的可靠性。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，編制了較為科學(xué)合理的施工方案，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)源進(jìn)行了分析，確保了施工人員安全和設(shè)備安全。通過施工前的充分準(zhǔn)備，使項(xiàng)目在實(shí)施過程中未出現(xiàn)工作間斷，保證了工作的連續(xù)性，提前完成改造工作，并減少了改造工作對(duì)電站安全生產(chǎn)的影響。目前裝置運(yùn)行穩(wěn)定，人機(jī)接口界面良好，設(shè)備維護(hù)工作量較小，達(dá)到了改造的目的。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：ups；組成；原理；容量確定
UPS（Uninterruptible Power System），是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為核心的恒壓恒頻的不間斷電源。
1 UPS基本組成
由AC-DC整流器、DC-AC逆變器、控制電路、蓄電池和轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。⑴AC-DC整流器：將電網(wǎng)來的交流電全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟姡┙o逆變電路；⑵DC-AC逆變器：大功率MOSFET或IGBT逆變電路，其作用是變直流為交流輸出，輸出阻抗小，具有較大功率富余量和快速響應(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(wú)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；⑶控制電路：完成整機(jī)功能控制，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)，完成正弦脈寬調(diào)制SPWM的控制，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；⑷蓄電池：是UPS儲(chǔ)能裝置。UPS的蓄電池應(yīng)具有良好的大電流放電特性，經(jīng)得住反復(fù)地充放電，壽命要長(zhǎng)，目前常用免維護(hù)密封式鉛酸蓄電池；⑸轉(zhuǎn)換開關(guān)：是提供維修通道。要求切換快、過載能力大。a.靜態(tài)旁路開關(guān)：靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，是將一對(duì)反向并聯(lián)的快速晶閘管連接起來，作為UPS在執(zhí)行由市電旁路供電至逆變器供電切換操作時(shí)的元件。由于快速晶閘管的接通時(shí)間為微秒級(jí)，是小型繼電器毫秒級(jí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間的千分之一左右。因此，可以對(duì)負(fù)載實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)間為零的不間斷供電。b.動(dòng)態(tài)旁路開關(guān)：動(dòng)態(tài)旁路開關(guān)為有觸點(diǎn)開關(guān)，由接觸器和斷路器構(gòu)成，靠機(jī)械動(dòng)作完成轉(zhuǎn)換，動(dòng)態(tài)開關(guān)轉(zhuǎn)換過程會(huì)有幾十毫秒的供電中斷，故不能應(yīng)用于重要的負(fù)載場(chǎng)合，現(xiàn)代的UPS己很少采用。
2 UPS的分類
2.1 后備式
⑴基本原理：UPS在市電正常時(shí)直接由市電向負(fù)載供電，當(dāng)市電超出其工作范圍或停電時(shí)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)由電池逆變供電。⑵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率高、成本低，適用于市電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，但輸入電壓范圍窄，輸出電壓穩(wěn)定精度差，有切換時(shí)間，輸出波形一般為方波。
2.2 在線互動(dòng)式
⑴基本原理：在輸入市電正常時(shí)，UPS的逆變器處于整流工作狀態(tài)，給電池組充電；在市電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出。
⑵特點(diǎn)：同后備式UPS相比，在線互動(dòng)式UPS的保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，但同樣存在切換時(shí)間。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想。
2.3 在線式
⑴基本原理：UPS先將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出；在市電異常時(shí)，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態(tài)，保證無(wú)間斷輸出。⑵組成：由整流濾波電路、逆變器、輸出變壓器及濾波器、靜態(tài)開關(guān)、充電電路、蓄電池組和控制監(jiān)測(cè)、顯示告警及保護(hù)電路組成。⑶特點(diǎn)：極寬的輸入電壓范圍，無(wú)切換時(shí)間且輸出電壓穩(wěn)定精度高，適合電源要求較高的場(chǎng)合，成本較高。目前功率3KVA以上幾乎都是在線式。
3 UPS的供電方式
多臺(tái)UPS并聯(lián)冗余供電；UPS雙總線模式供電；UPS單機(jī)供電等。
4 UPS對(duì)前級(jí)供電系統(tǒng)的要求
⑴前級(jí)供電系統(tǒng)電源電壓及頻率應(yīng)穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。一般地講，大容量UPS主機(jī)輸入電壓范圍應(yīng)為380V士15%。電壓過低將使UPS后備蓄電池頻繁放電，最終因長(zhǎng)期處于欠壓充電狀態(tài)而大大縮短它的使用壽命；相反，電壓過高則易引起逆變器損壞。如果通信機(jī)房的前級(jí)電網(wǎng)在電壓范圍上達(dá)不到要求，應(yīng)在UPS前級(jí)配置合適的抗干擾交流穩(wěn)壓電源，不宜采用磁飽和穩(wěn)壓器，因?yàn)檫@類穩(wěn)壓器在開機(jī)時(shí)可產(chǎn)生瞬時(shí)高壓，輸出波形失真度也較大，易造成UPS故障。
⑵前級(jí)供電系統(tǒng)中不應(yīng)當(dāng)帶有別的頻繁啟動(dòng)負(fù)載。電梯、頻繁開啟的空調(diào)等在開、關(guān)機(jī)時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬間高、低壓，使供電線路上電壓波形失真度過大，造成UPS市電旁路供電與逆變器供電轉(zhuǎn)換控制電路誤動(dòng)作，進(jìn)而引起同步控制電路故障。在有條件的情況下，宜將UPS電源盡可能置于電網(wǎng)輸入的前端或采用獨(dú)立的供電回路。
5 UPS容量的確定
UPS的容量要滿足當(dāng)前負(fù)載的需要，同時(shí)也要考慮以下幾個(gè)因素。
靠、實(shí)用的不間斷供電的實(shí)現(xiàn)辦法；從而滿足現(xiàn)代通訊技術(shù)日益發(fā)展的需要，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)的不間斷，為廣大網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員提供另外一種選擇。
關(guān)鍵詞：通訊；逆變電源；LIPS；蓄電池：可靠性：分散供電
Abstract: this paper mainly introduces the present communication system in use a lot of UPS and a series of problems, this paper discusses a reliable and practical uninterrupted power supply to the realization of the; Modern communication technology in order to meet the increasing needs of the development of really realize network system of continuous, for the overwhelming majority of web design personnel to provide another choice.
Keywords: communication; Inverter power supply; LIPS; Battery: reliability: distributed power supply
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 引言
在現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)管理、監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)中心、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)及客戶服務(wù)系統(tǒng)中。為確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、程序運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的安全及設(shè)備運(yùn)行的連續(xù)、穩(wěn)定和可靠，無(wú)不用到交流不間斷電源，即UPS，它己成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分，獲得了前所未有的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。為信息化發(fā)展的進(jìn)程。起到了保護(hù)神的作用。為了使UPS的輸出供電更可靠、更安全，UPS出現(xiàn)了多種供電運(yùn)行方式，如串聯(lián)備份，并聯(lián)備份，多機(jī)備份等。但是隨著時(shí)間的推移，已配置在網(wǎng)上運(yùn)行的uPS仍然存在著事故隱患。事故案例多見媒體，具體表現(xiàn)如下：
1、備份蓄電池不能及時(shí)供電，而造成系統(tǒng)中斷。據(jù)有關(guān)資料顯示，60％的UPS故障是因蓄電池的損壞引起的。
2、在雷雨天氣或雷暴多發(fā)區(qū)，UPS即使有避雷措施，也不能保護(hù)負(fù)載安全，往往自身遭到雷擊，系統(tǒng)損壞。
3、大、中型UPS均為集中輸出，負(fù)載之間相互存在傳導(dǎo)干擾，產(chǎn)生電磁兼容損害：若出現(xiàn)系統(tǒng)故障，造成所有負(fù)載運(yùn)行中斷。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
眾所周知，由交換機(jī)供應(yīng)商配套的逆變電源已廣泛應(yīng)用于通訊系統(tǒng)的網(wǎng)管中心，到目前為止在網(wǎng)上運(yùn)行非常可靠。因?yàn)樗朔薝PS固有的缺陷。因此，在通訊系統(tǒng)大力推廣逆變電源進(jìn)行分散供電，具有十分重要的社會(huì)意義。筆者就此提供幾項(xiàng)交流不間斷電源設(shè)計(jì)方案，以供廣大網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員參考。
l、 對(duì)于已立項(xiàng)而即將或正在設(shè)計(jì)中通訊大樓，交流不間斷可按以下兩種方式選擇：
第一種是把直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)更多的富余，它既能承擔(dān)交換設(shè)備和傳輸設(shè)備的直流供電，又能保持這些設(shè)備的網(wǎng)管、監(jiān)控、數(shù)據(jù)系統(tǒng)的電腦服務(wù)器的交流不間斷逆變供應(yīng)。
第二種是在電力室或分散供電的各樓層電源室，設(shè)計(jì)成各樓層獨(dú)立的分散式交流不間斷電源系統(tǒng)，與通訊直流系統(tǒng)隔離，實(shí)現(xiàn)既能及時(shí)維護(hù)，又能及時(shí)擴(kuò)容的網(wǎng)絡(luò)不間斷電源。
2、對(duì)于新建通訊大樓，新設(shè)計(jì)的直流電源有足夠的富余容量，它適用于網(wǎng)管監(jiān)控、數(shù)據(jù)中心、前臺(tái)營(yíng)業(yè)和客戶服務(wù)系統(tǒng)。
3、對(duì)原有的通訊大樓，由于按當(dāng)時(shí)的直流電源容量設(shè)計(jì)，有50％左右的富余，但是，近幾年通訊業(yè)務(wù)的高速增長(zhǎng)，富余的直流容量逐步減少，甚至有的大樓必須重新擴(kuò)容，才能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，在通訊電源系統(tǒng)由于有自備的大樓的交流不間斷，交流不間斷電源采用DC／AC獨(dú)立于通訊48V以外的不間斷電源系統(tǒng)，適逆變模塊，單元功能清晰，并應(yīng)用了通訊電用于原有的大樓電源改造。源系統(tǒng)中固有的防雷電隔離裝置，安全性能，實(shí)際上把獨(dú)立的UPS 提高，給用戶在使用中帶來極大的便利。分散化了，表面上相同容量的電源與UPS相比造價(jià)會(huì)提高，但實(shí)際上無(wú)論是AC／DC模塊，或DC／AC模塊，國(guó)產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，與進(jìn)口UPS整機(jī)相比，價(jià)格差異不大，但其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在目前電網(wǎng)改造結(jié)束，市電穩(wěn)定的情況下，DC／AC逆變模塊帶有市電旁路，按市電優(yōu)先方式運(yùn)行，那么AC／DC整流模塊只要對(duì)蓄電池有充電能力，可以減少配置，整個(gè)系統(tǒng)的造價(jià)又會(huì)降低。
3可靠性分析
通過以上分散式、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)于提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。首先，在整流部分，采用已成熟n+l模塊化結(jié)構(gòu)，安全性提高了100％，在蓄電池部分，采用一用一備方式連接，把蓄電池組按通訊48V結(jié)構(gòu)安裝，上架敞開排列，避免采用UPS電池組進(jìn)行箱式安裝。同時(shí)要定人定崗監(jiān)控管理，進(jìn)行定期充放電維護(hù)，而目前的閥控式鉛酸蓄電池，只要有專人維護(hù)管理，使用壽命由原來的二年已提高到現(xiàn)在的三年，而部分品牌承諾可達(dá)四至六年(假冒偽劣電池除外)。改變了過去大型UPS系統(tǒng)蓄電池獨(dú)立集中供電，維護(hù)人員不習(xí)慣開箱在線測(cè)試，而造成電池放空、掉電引起系統(tǒng)中斷現(xiàn)象。其次，采用DC／AC逆變模塊化分散結(jié)構(gòu)，既能及時(shí)擴(kuò)容，又會(huì)減少因故障發(fā)生掉電的波及面，與UPS集中供電的故障損，最后，在通訊電源系統(tǒng)由于有自備的48V電源，交流不間斷電源采用DC／AC逆變模塊，單元功能清晰，并應(yīng)用了通訊電源系統(tǒng)中固有的防雷電隔離裝置，安全性能提高，給用戶在使用中帶來極大的便利。
關(guān)鍵詞：UPS；逆變器；蓄電池；工作原理
1 引言
信息化建設(shè)在通信系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)供電質(zhì)量提出了越來越高的要求，供配電系統(tǒng)已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的組成部分，因此在通信機(jī)房中安裝UPS(不間斷電源)供電系統(tǒng)變得越來越普遍。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的UPS供電系統(tǒng)能給負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電源。由此選擇適當(dāng)?shù)腢PS不間斷電源，既可保證UPS的供電質(zhì)量，降低故障率，又可節(jié)省投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。
2 UPS的工作原理
UPS電源系統(tǒng)，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備，是一種含有儲(chǔ)能的裝置。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，電源系統(tǒng)主要由整流器、蓄電池、逆變器和控制電路開關(guān)等幾部分組成。工作模式主要分為三種形式：后備式(OFF LINE)，在線(ON LINE)和在線交互式(LINE INTERACTIVE)。
(1)后備式不間斷電源是市電通過旁路直接向負(fù)載供電。只有在停電時(shí)，蓄電池才對(duì)逆變器供交流電向負(fù)載提供電力。當(dāng)市電正常時(shí)，后備式對(duì)市電沒有任何處理而直接輸出至負(fù)載。這時(shí)的UPS電源本質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)性能較差的市電穩(wěn)壓器。存在轉(zhuǎn)換時(shí)間、電網(wǎng)侵入的干擾保護(hù)性能差的缺點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、容易控制、成本低。
(2)在線式不間斷電源是由市電交流電源經(jīng)整流變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電經(jīng)逆變重新轉(zhuǎn)換成正弦波交流電源輸出向負(fù)載供電，當(dāng)市電中止，立即改由蓄電池提供的直流電經(jīng)逆變器向負(fù)載提供正弦波交換電源。只有當(dāng)UPS發(fā)生故障、過載或過熱才會(huì)轉(zhuǎn)為由旁路輸出給負(fù)載。輸出的電力經(jīng)過UPS的處理，無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)間。在線式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
(3)介于兩者之間的在線交互式不間斷電源是由旁路經(jīng)變壓器輸出給負(fù)載，在變壓器抽頭切換的進(jìn)程中，雙向變換器作為逆變器方法工作。逆變器此時(shí)做為充電器。當(dāng)斷電時(shí)逆變器將電池能量轉(zhuǎn)換為交流電輸出給負(fù)載。在線交互式不間斷電源的特點(diǎn)是具有雙向性轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，因此能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的不間斷，UPS電池回充時(shí)間較短，但它使用的是工頻變壓器，存在體積大、份量重的問題。
3 UPS電源系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)
根據(jù)用戶單位的需求，選用適當(dāng)負(fù)載容量及性質(zhì)的UPS，可節(jié)省投資，提高經(jīng)濟(jì)效益，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，才能保證使用安全。
(1)根據(jù)用戶負(fù)載的需求性質(zhì)對(duì)UPS輸出功率的影響，在考慮UPS容量時(shí)，UPS電源實(shí)際可帶的負(fù)載量是與負(fù)載功率因數(shù)密切相關(guān)的，輸出功率都是指負(fù)載功率因數(shù)為-0.8(滯后)時(shí)的值，當(dāng)負(fù)載為純電阻性或電感性時(shí)，逆變器在額定功率下其有功功率將有所下降。對(duì)于電阻性或電感性復(fù)印機(jī)類負(fù)載，則需酌情加大UPS容量。
(2)UPS容量不宜過小。UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量不大，如果使其長(zhǎng)期處于重載運(yùn)行狀態(tài)，雖可節(jié)省一部分投資，但工作性質(zhì)決定了UPS電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，但由于逆變器處于重載運(yùn)行，增加大功率負(fù)載。這樣既不能為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電源，還會(huì)造成主機(jī)出故障，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器，UPS負(fù)載量不宜長(zhǎng)期超過其額定容量的80％。
(3)UPS容量較負(fù)載不宜過大。UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量過大，使其過度輕載運(yùn)行，有利于降低逆變器的損壞概率，但可能在市電停電時(shí)，以及電池保護(hù)裝置故障時(shí)，電池放電電流過小而放電時(shí)間偏長(zhǎng)，電池組被深度放電，而造成電池永久性損壞。
(4)UPS電源系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度、濕度有一定的要求。標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為22℃，運(yùn)行工作時(shí)不能超過15℃～30℃。濕度標(biāo)準(zhǔn)使用35％，UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行工作時(shí)不能超過20％～50％。
4 日常維護(hù)與檢修
(1)UPS電源在正常運(yùn)行工作中，主機(jī)的維護(hù)工作主要觀察主機(jī)的運(yùn)行工作狀態(tài)，檢查各連接部件和插接部件有無(wú)松動(dòng)和接觸不牢的情況。對(duì)主機(jī)防塵工作中，應(yīng)定期除塵。
(2)定期觀察UPS操作顯示屏，確定顯示UPS電源在正常工作數(shù)據(jù)運(yùn)行狀態(tài)輸入、輸出電流，電壓等運(yùn)行參數(shù)值是否都處于正常范圍內(nèi)，歷史顯示記錄是否出現(xiàn)故障或報(bào)警，檢查主機(jī)運(yùn)行聲音及逆變器輸出聲音，是否有異常變化。如出現(xiàn)“吱吱”聲音時(shí)，則可能出現(xiàn)間繞組絕緣不好或接觸不良；如出現(xiàn)“鈸鈸”的聲音時(shí)，則變壓器存在偏磁現(xiàn)象。
(3)定期維護(hù)電池組，要定期測(cè)比，平時(shí)以每組電池至少應(yīng)有5～10只電池作標(biāo)示電池，因儲(chǔ)能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，每年應(yīng)進(jìn)行2～4次放電。放電前應(yīng)先對(duì)電池組進(jìn)行測(cè)比，以達(dá)全組電池的均衡。
(4)在日常維護(hù)中，檢測(cè)檢查輸入、輸出各連接部件是否有無(wú)松動(dòng)和接觸不牢的情況。除定期檢測(cè)檢查電池兩端連接處端子有無(wú)松動(dòng)，腐蝕現(xiàn)象外，還要檢查電池外觀是否完好，機(jī)房溫度計(jì)、濕度計(jì)是否完好準(zhǔn)確。
【關(guān)鍵詞】UPS；原理；設(shè)備選擇；電源系統(tǒng)
1、UPS的工作原理。根據(jù)工作方式，UPS分為在線式UPS和后備式UPS兩類
（1）在線式的UPS由整流器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。正常工作時(shí)，市電經(jīng)整流器變成直流電后，再經(jīng)逆變器變換成高質(zhì)量的正弦交流電供給負(fù)載。當(dāng)市電出現(xiàn)斷電時(shí)，蓄電池組向逆變器供電，逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成交流電保證負(fù)載不斷電，并保證負(fù)載一段時(shí)間的正常工作。在線式UPS的優(yōu)點(diǎn)是：處于穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電狀態(tài)，輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，波形畸變小，供電質(zhì)量?jī)?yōu)于后備式UPS，大功率有電設(shè)備，均使用在線式UPS。在線式UPS的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。如圖1-1，在線式UPS結(jié)構(gòu)框圖
（2）后備式的UPS由充電器、蓄電池組、逆變器、交流穩(wěn)壓器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。市電正常時(shí)，逆變器不工作，市電經(jīng)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)向負(fù)載供電，同時(shí)充電器電路工作，給蓄電池組充電。當(dāng)市電掉電時(shí)，逆變器啟動(dòng)工作，把蓄電池供給的直流電變換成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的變流電，同時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開市電通路，接通逆變器，向負(fù)載供電，并維持一定的時(shí)間，減少停電帶來的損失。后備式UPS的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行效率高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：輸出電壓穩(wěn)壓精度差，轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。后備式UPS用在2KVA及以下的小功率用電設(shè)備中，如圖1-2，后備式UPS結(jié)構(gòu)框圖。
2、UPS的功能要求
（1）靜態(tài)旁路開關(guān)的切換時(shí)間一般為2-10ms，UPS的后備時(shí)間一般為5―10min。當(dāng)逆變器裝置發(fā)生故障或者需要停電檢修時(shí)，應(yīng)能夠使靜態(tài)旁路開關(guān)切換到市電備用電源并正常供電，當(dāng)負(fù)載回路發(fā)生過載或者短路時(shí)，負(fù)載電流超過設(shè)定值，靜態(tài)旁路開關(guān)切換到市備用電源，增大短路電流值，使保護(hù)裝置動(dòng)作，防止故障加大。當(dāng)故障排除后，再啟動(dòng)逆變器裝置供電。帶有頻率跟蹤功能的UPS裝置，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)超過設(shè)定值時(shí)，UPS能夠自動(dòng)與電網(wǎng)解列，當(dāng)電網(wǎng)的頻率和電壓恢復(fù)到正常范圍時(shí)UPS能夠自動(dòng)并網(wǎng)供電，減少各次諧波對(duì)電力網(wǎng)功率因數(shù)的污染，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。（2）當(dāng)使用旁路供電通道供電時(shí)，逆變器的頻率和相位要與市電鎖相保持同步。（3）三相UPS輸出負(fù)荷不平衡度，既三相UPS中最大一相和最小一相負(fù)載的基波（工頻50Hz）方均根電流的差值，不應(yīng)超過UPS額定電流的25%，最大相的線電流不應(yīng)超過其額定值。（4）三相UPS輸出系統(tǒng)輸出電壓的不平衡系數(shù)（負(fù)序分量與正序分量之比）不應(yīng)超過5%。輸出電壓的總波形不應(yīng)超過5%（單相輸出不應(yīng)超過10%）
3、UPS設(shè)備的容量選擇
（1）UPS設(shè)備輸出功率（視在功率），按下列條件選擇，當(dāng)UPS給電子計(jì)算機(jī)設(shè)備供電時(shí)，單臺(tái)UPS的輸出功率應(yīng)大于等于電子計(jì)算機(jī)所有設(shè)備額定功率（視在功率）總和的1.5倍。UPS給其他用電設(shè)備供電時(shí)，應(yīng)達(dá)到最大計(jì)算負(fù)荷的1.3倍。負(fù)荷的最大沖擊電流要小于等于UPS設(shè)備的額定電流的150%。
（2）UPS供電時(shí)間，要按下列條件選擇，為了保證用電設(shè)備能夠按照正常操作順序進(jìn)行停機(jī)，蓄電池的額定放電時(shí)間需按停機(jī)所需最長(zhǎng)時(shí)間來確定，可取8―15min。當(dāng)供電系統(tǒng)中有備用電源時(shí)，為了保證用電設(shè)備供電的可靠性和連續(xù)性，蓄電池的額定放電時(shí)間應(yīng)按等待備用電源啟動(dòng)正常投入供電的來時(shí)間考慮，可取10―30min。當(dāng)備用電源中設(shè)有應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，UPS供電時(shí)間可以適當(dāng)減少一點(diǎn)。當(dāng)用電設(shè)備有特殊要求條件時(shí)，蓄電池額定放電時(shí)間要根據(jù)負(fù)荷特性來確定，以保證電設(shè)備能夠連續(xù)工作。
4、UPS系統(tǒng)類型。根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性、連續(xù)性、穩(wěn)定性和電源諸參數(shù)質(zhì)量的要求，不間斷電源UPS宜采用以下集中類型
各種UPS系統(tǒng)類型有不同的特點(diǎn)。單一式不間斷電源系統(tǒng)，因只有一個(gè)UPS電源設(shè)備，用于系統(tǒng)容量較小，可靠性要求不高的場(chǎng)所。冗余式不間斷電源系統(tǒng)，因UPS電源設(shè)備中增設(shè)一個(gè)或幾個(gè)UPS電源裝置作備用，確保了供電的連續(xù)性用于系統(tǒng)容量較小系統(tǒng)中。并聯(lián)式不間斷電源系統(tǒng)，可組成大型UPS供電系統(tǒng)，供電可靠性高，運(yùn)行比較靈活，便于檢修。并聯(lián)冗余式不間斷電源系統(tǒng)，可組成大型UPS供電系統(tǒng)，供電可靠性高，運(yùn)行靈活，便于檢修，用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、銀行的清算中心等重要場(chǎng)所。
結(jié)論
UPS主要用于中斷供電時(shí)間不允許超過豪秒級(jí)的不允許中斷供電的，用電負(fù)荷，為監(jiān)控中心、消防中心，實(shí)時(shí)性計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，銀行清算中心、證券交易系統(tǒng)等提供服合容量要求的高品的無(wú)時(shí)間中斷的交流電源。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：變電站、站用電系統(tǒng)、一體化、整合方案
Researching of Substation AC ＆ DC Power Integration System
Abstract: This paper analyzes the status and problems in station power supplies for conventional substation, base on which the information circulation, low degree of automation, reliability problems exist, poor economy, ioperational inconvenience, life cycle cost increase. This paper provides an integrated scheme for substation AC＆DC power supplies, namely through the network communications, integrated monitoring, system linkage scheme, effective Integrated station AC power supply system, DC power supply sytem and uninterrupted power supply system, The whole station power supplies is managed by integrated monitoring to implement the linkage of auxiliary system.
Key words: Substation; station power system; Integration; Integration programme
中圖分類號(hào):TM411+.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
0 概述
常規(guī)變電站配有三套獨(dú)立的電源系統(tǒng)，直流操作電源(DC)、交流不間斷電源(UPS)和站用電交流電源(AC)。直流操作電源為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置以及某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)等供電。交流不間斷電源(UPS)為綜自系統(tǒng)的微型計(jì)算機(jī)、繼電保護(hù)裝置內(nèi)重要負(fù)荷等供電，站用電交流電源除為站內(nèi)照明、空調(diào)、主變冷卻、消防等設(shè)備供電外，還為直流充電設(shè)備、站內(nèi)通信裝置、監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)控保護(hù)屏柜等提供二次交流電源。
1 各自獨(dú)立式電源系統(tǒng)存在問題
2.1 信息流通不暢，自動(dòng)化程度低
傳統(tǒng)站用電源難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化管理，信息不能共享，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電源設(shè)備的狀態(tài)檢修。變電站交流電源系統(tǒng)和直流電源系統(tǒng)均由不同的中標(biāo)廠家提供，各廠家設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)均采用不同的通訊規(guī)約，并且通訊規(guī)約一般不兼容。難以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理，其自動(dòng)化程度較低。
2.2可靠患
由于站用電源信息不能網(wǎng)絡(luò)共享，針對(duì)故障或告警信息不具備進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)平臺(tái)，不同專業(yè)的巡檢人員分別管理各自電源子系統(tǒng)，難以進(jìn)行系統(tǒng)分析判斷、及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。對(duì)于涉及需站用電源各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)才能解決的問題難以統(tǒng)一處理。
2.3經(jīng)濟(jì)性差
由不同供貨廠家分別設(shè)計(jì)的各個(gè)電源子系統(tǒng)，資源不能綜合考慮，造成了部分設(shè)備的重復(fù)配置，一次性投資顯著增加。如直流電源、UPS不間斷電源分別配置獨(dú)立的蓄電池，浪費(fèi)嚴(yán)重；交流系統(tǒng)配置電源自動(dòng)切換設(shè)備，直流電源充電模塊前又重復(fù)配置交流電源自動(dòng)投切裝置，既浪費(fèi)又使設(shè)備之間難于協(xié)調(diào)運(yùn)行。
2 交直流一體化電源的優(yōu)點(diǎn)
交直流一體化電源系統(tǒng)并不是對(duì)交流、直流電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)單混裝，具有鮮明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
3.1 網(wǎng)絡(luò)智能化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信息共享
通過一體化監(jiān)控器對(duì)站用交流電源、直流電源、逆變電源進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，建立統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，解決了以往由不同供應(yīng)商提供的各獨(dú)立電源通信規(guī)約不兼容等問題，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化程度。
3.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化
取消直流充電模塊前的交流自動(dòng)切換回路；取消原直流系統(tǒng)對(duì)交流部分的數(shù)據(jù)采集(配電監(jiān)控)；統(tǒng)一進(jìn)行波形優(yōu)化處理，針對(duì)逆變電源反灌電流影響充電模塊均流進(jìn)行抑制等；統(tǒng)一進(jìn)行防雷配置。根據(jù)交流進(jìn)線運(yùn)行方式，自動(dòng)調(diào)整直流運(yùn)行，達(dá)到最佳方式運(yùn)行。
3.3 設(shè)備資產(chǎn)優(yōu)化
取消UPS系統(tǒng)的蓄電池，將逆變器直接掛于直流母線。避免了UPS蓄電池維護(hù)不精細(xì)、損壞不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。
3.4 利于深層次開發(fā)，使站用電源的狀態(tài)檢修成為可能
統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)，可以提高一體化站用電源綜合自動(dòng)化應(yīng)用水平，減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，使檢修人員現(xiàn)場(chǎng)定期試驗(yàn)和測(cè)量工作量減輕到最小，提高了工作效率。能夠充分利用已有的狀態(tài)信息，通過多方位、多角度的分析，最大限度地把握設(shè)備的狀態(tài)，依此制定合理的檢修維護(hù)策略，為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性提供了保障。
3交直流一體化電源實(shí)現(xiàn)方案
4.1 直流電源、UPS電源整合原理
直流電源、UPS電源整合方案取消UPS系統(tǒng)的蓄電池，統(tǒng)一由整合系統(tǒng)，提供直流負(fù)荷供電電源、逆變器或交流不間斷電源UPS的直流供電。整合后的系統(tǒng)主要由直流操作電源、電力專用UPS或逆變、集中監(jiān)控等部分組成，UPS系統(tǒng)與直流電源共用蓄電池組。
4.2 一體化電源整合方案
將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)全面整合，通過一體化監(jiān)控模塊將站用電源各子系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)站用電源信息共享，通過開關(guān)智能模塊化，集中功能分散化，實(shí)現(xiàn)站用電源整體模塊外無(wú)二次接線，上行下達(dá)信息數(shù)字化傳輸，站用電源信息共享平臺(tái)能通過光纖媒介、IEC61850規(guī)約與外界進(jìn)行信息互換。該方案取消各專業(yè)相互重復(fù)配置的功能部分，將電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整合，由一個(gè)設(shè)備廠家進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一生產(chǎn)、統(tǒng)一調(diào)試和統(tǒng)一服務(wù)。
一體化電源的一體化監(jiān)控與各子模塊間管理關(guān)系如下：
圖1交直流一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)圖
一體化電源的系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：
圖2交直流一體化電源系統(tǒng)圖
4.3一體化電源已解決的技術(shù)問題
直流操作電源系統(tǒng)為不接地系統(tǒng)，所以交流側(cè)的UPS裝置的交流輸入、輸出與直流側(cè)必須采取措施進(jìn)行隔離，如采用隔離變，可避免交流側(cè)的運(yùn)行及故障影響直流操作電源系統(tǒng)側(cè)的絕緣降低，造成直流系統(tǒng)接地等異常。反之，直流系統(tǒng)接地（絕緣降低），也不影響交流系統(tǒng)正常運(yùn)行。
4 結(jié)論
本文就變電站工程中的交直流電源一體化系統(tǒng)作了探討和研究，形成結(jié)論如下：
1）各自獨(dú)立式電源存在信息流通不暢，自動(dòng)化程度低，經(jīng)濟(jì)性差，運(yùn)行不便，全壽命周期成本增加等缺點(diǎn)。
2）交直流電源一體化系統(tǒng)將站用交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)全面整合，有以下優(yōu)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)智能化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)信息共享、設(shè)備資產(chǎn)優(yōu)化利于深層次開發(fā)、使站用電源的狀態(tài)檢修成為可能。
作者：劉磊（1981-），男，漢族，工程師，廣州電力設(shè)計(jì)院，從電設(shè)計(jì)工作。
參考文獻(xiàn)：
[1] 電力用直流和交流一體化不間斷電源設(shè)備;中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);2008.
[2] 吳鳳婷;;變電站站用交直流一體化電源的解決方案[J];南方電網(wǎng)技術(shù);2011年03期.
[關(guān)鍵詞]不間斷電源 干擾 穩(wěn)態(tài)電壓 瞬態(tài)響應(yīng) 負(fù)載 并機(jī)技術(shù)
中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）36-0365-01
一、引言
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及基層央行對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)認(rèn)識(shí)的不斷加深，中心機(jī)房的建設(shè)和改造如火如荼。對(duì)于一些重要行業(yè)，在其機(jī)房中，如果設(shè)備比較多，布置比較集中，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用大功率不間斷電源。本文主要針對(duì)大功率的不間斷電源，特別是對(duì)幾個(gè)能反映生產(chǎn)技術(shù)水平，也是用戶關(guān)心的特性參數(shù)進(jìn)行探討。
二、不間斷電源的輸出電壓特性
不間斷電源的功能有兩個(gè)：一是市電斷電時(shí)不間斷地對(duì)設(shè)備供電，另一個(gè)就是隔離市電干擾，給負(fù)載提供波形穩(wěn)定而純凈的正弦波。因此，考察一個(gè)不間斷電源首先就要看它的電壓特性。不間斷電源輸出電壓特性主要由下面3個(gè)參數(shù)來描述。
1）穩(wěn)態(tài)電壓精度。
電壓太高或太低會(huì)使用戶設(shè)備的壽命縮短，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀設(shè)備，使用在線式不間斷電源可以提供穩(wěn)定的電源電壓，因此對(duì)保護(hù)設(shè)備和提高設(shè)備的壽命是非常有利的。穩(wěn)態(tài)電壓精度在平衡負(fù)載和非平衡負(fù)載時(shí)能達(dá)到的值一般是不一樣的，如果不加區(qū)別，廠家應(yīng)給出非平衡負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)電壓精度。市場(chǎng)參考值是：平衡負(fù)載±1%，非平衡負(fù)載±2%。
2）瞬態(tài)響應(yīng)特性。
電網(wǎng)在受干擾時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓的瞬時(shí)降低或突然升高，極端的電壓降低或升高對(duì)設(shè)備的壽命和可靠性是個(gè)威脅，使用在線式不間斷電源可使電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響減至盡可能小的程度。瞬態(tài)響應(yīng)特性指負(fù)載從0%-100%突加或從100%-0%突減時(shí)輸出電壓的精度，市場(chǎng)參考值是±4%。
3）諧波失真度。
電力經(jīng)輸配電線路傳送至用戶端時(shí)，其間由于各種設(shè)備（特別是非線性設(shè)備）的使用，往往造成用戶端子電壓的失真，失真了的電壓和電流波形對(duì)民網(wǎng)中的敏感設(shè)備是一種干擾，諧波電流則會(huì)使輸電線路的輸電能力下降，使輸變電設(shè)備發(fā)熱等。一般要求諧波失真度小于5%，在線式不間斷電源的失真度小于3%。
4）頻率穩(wěn)定度。
在我國(guó)，電網(wǎng)頻率是50Hz，但是電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)由于客戶端用電量的突然變化導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，其結(jié)果是電網(wǎng)頻率產(chǎn)生偏移，然而，在線式不間斷電源的輸出可提供穩(wěn)態(tài)的頻率。
5）突波保護(hù)。
在線式不間斷電源內(nèi)部安裝有突波吸收器件，用以吸收突波，保護(hù)用戶設(shè)備的安全。
6）電源監(jiān)控。
配合不間斷電源的智能型通信接口及監(jiān)控軟件可記錄市電電壓頻率、停電時(shí)間及次數(shù)來達(dá)到電源的監(jiān)控，并可安排不間斷電源定時(shí)開機(jī)及關(guān)機(jī)的時(shí)間以節(jié)約能源。
三、不間斷電源帶非線性負(fù)載的能力
不間斷電源的負(fù)載主要是計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)電源是開關(guān)電源，它們吸取的電流并非正弦波，稱為非線性負(fù)載，市電容量大，阻抗小，對(duì)非線性負(fù)載供電時(shí)問題不大，不間斷電源卻有較大的輸出阻抗，非線性負(fù)載會(huì)在不間斷電源的輸出端產(chǎn)生諧波電壓，特別是在諧振頻率附近的諧波電壓更大，使不間斷電源的輸出電壓失真，而且不間斷電源本身的容量也有限，必須要有好的對(duì)策對(duì)付高波峰因數(shù)的負(fù)載電流，否則不間斷電源可能在帶這類負(fù)載時(shí)經(jīng)常切換到限流工作，引起輸出電壓降低，進(jìn)而影響計(jì)算機(jī)負(fù)載的正常運(yùn)行。所以現(xiàn)在考慮不間斷電源的容量時(shí)，也應(yīng)該考慮非線性負(fù)載的影響，因?yàn)椴婚g斷電源的標(biāo)稱容量同其他電氣設(shè)備一樣，是按負(fù)載功率因數(shù)0.8來定的，而非線性負(fù)載的功率因數(shù)常常只有0.6.-0.65，如果要不間斷電源帶滿負(fù)荷的這類負(fù)載，勢(shì)必?zé)o能為力，所以核定不間斷電源容量時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)放大。
四、不間斷電源的輸入特性
不間斷電源的輸出特性主要決定于不間斷電源的逆變器，而不間斷電源的輸入特性主要取決于不間斷電源的整流特性。過去人們不太重視不間斷電源的輸入特性，談到輸入部分只談?shì)斎腚妷悍秶㈩l率，對(duì)輸入功率因數(shù)、諧波影響則不太關(guān)心。有的廠家提供了輸入濾波器，功率因數(shù)能提高到0.9以上，但出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，僅僅將其作為可選件，并且還是手動(dòng)接入的斷開的。
其實(shí)，設(shè)備的功率因數(shù)低、諧波電流大會(huì)給電網(wǎng)帶來很多危害，歸納起來主要有：1）干擾其他用電設(shè)備；2）增大輸入電流在傳輸線上的損耗；3）增加前級(jí)設(shè)備的功率容量，提高投資；4）增大中線電流。
為了達(dá)到對(duì)負(fù)載的不間斷供電，不間斷電源還經(jīng)常與柴油發(fā)電機(jī)配合使用，這時(shí)低功率因數(shù)的不間斷電源對(duì)柴油發(fā)電機(jī)和其負(fù)載的危害會(huì)更明顯。
傳統(tǒng)開關(guān)電源的功率因數(shù)，由于使用PFC（功率因數(shù)矯正）電路，普遍能達(dá)到0.99以上，高頻PWM整流技術(shù)更為大功率不間斷電源的輸入特性的改善提供了可行性，相信高功率因數(shù)的不間斷電源將是人們今后追求的選擇。
五、不間斷電源并機(jī)技術(shù)
目前主要有兩種并機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：一是串聯(lián)，另一種是并聯(lián)。
（1）串聯(lián)結(jié)構(gòu)
兩整的不間斷電源同步工作，但一臺(tái)不間斷電源的輸出接到另一臺(tái)不間斷電源的靜態(tài)開關(guān)，前者是從機(jī)，后者是主機(jī)，平常主機(jī)輸出全部負(fù)載電流，主機(jī)故障時(shí)切換到從機(jī)，這種結(jié)構(gòu)的并機(jī)系統(tǒng)最大的問題是主機(jī)的靜態(tài)旁路沒有備份，如果主機(jī)的轉(zhuǎn)換控制失靈或出現(xiàn)靜態(tài)旁路故障，即使從機(jī)正常，也不能切換給負(fù)載。
（2）并聯(lián)結(jié)構(gòu)
并聯(lián)結(jié)構(gòu)有兩種工作模式：一種是功率均分方式，另一種是熱備份方式。
功率均分方式是：兩臺(tái)不間斷電源在正常情況下平均承擔(dān)負(fù)載電流，一旦有一臺(tái)不間斷電源出現(xiàn)故障，間斷電源退出，另一臺(tái)承擔(dān)全部負(fù)載電流。這種方式的并機(jī)系統(tǒng)既可以用于容量擴(kuò)充，又可以用于系統(tǒng)備份，比如，兩個(gè)30VA的不間斷電源在功率均分模式下并機(jī)工作，可以帶60kVA的負(fù)載，但如果要實(shí)現(xiàn)備份，則負(fù)載容量必須限制在一臺(tái)不間斷電源的容量，即30kVA之內(nèi)。
并聯(lián)熱備份方式是：兩臺(tái)不間斷電源同步工作，但平時(shí)只有一臺(tái)對(duì)外輸出功率，另一臺(tái)處于熱備份狀態(tài)。一旦一臺(tái)出現(xiàn)故障，立即切換到另一臺(tái)，熱備份方式?jīng)]有容量擴(kuò)充的功能，值得一提的是，目前有的廠家又提出了改進(jìn)型的熱備份方式，它把兩臺(tái)不間斷電源的蓄電池并聯(lián)起來，系統(tǒng)除了有整流器1和逆變器1，整流器2和逆變器2組成的通路外，還提供由整流器1和逆變器2組成的通路和由整流器2和逆變器1組成的通路，也就是說，系統(tǒng)大大減少了自身整流器和逆變器故障引起的到靜態(tài)旁路的切換次數(shù)，同時(shí)，兩臺(tái)不間斷電源的蓄電池并聯(lián)在一起也避免了可能發(fā)生的一組蓄電池經(jīng)常放電，而另一組蓄電池長(zhǎng)期不放電的現(xiàn)象，這對(duì)蓄電池的維護(hù)很有意義，而且在蓄電池上花同樣的錢可以獲得兩倍的延時(shí)，所以說，這種熱備份方式不失為一種好的選擇。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：不間斷電源；改造；設(shè)計(jì)；實(shí)施
前言
景洪電廠位于云南西雙版納州景洪市北5km，裝機(jī)容量共1750MW，電廠以500kV和220kV兩級(jí)電壓接入電力系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)基荷及調(diào)頻、調(diào)峰和事故備用任務(wù)，在整個(gè)云南電網(wǎng)中具有舉足輕重的作用。
監(jiān)控系統(tǒng)作為電廠生產(chǎn)過程控制的核心，其可靠性指標(biāo)已成為評(píng)估電廠性能的主要因素，而一套完善的監(jiān)控UPS電源系統(tǒng)無(wú)疑是保障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備連續(xù)、可靠運(yùn)行的重要前提。
1.原UPS電源系統(tǒng)情況概述
景洪電廠監(jiān)控上位機(jī)原UPS電源系統(tǒng)為雙機(jī)并機(jī)單母線系統(tǒng)，其接線方式及所帶負(fù)載見附件一。UPS系統(tǒng)兩路交流進(jìn)線來自電廠400V自用電的兩段，經(jīng)隔離變后為兩臺(tái)UPS主機(jī)供電；兩路直流進(jìn)線來自保護(hù)直流系統(tǒng)；UPS輸出為單一母線，所有負(fù)載均從該母線取電。該接線方式存在以下設(shè)計(jì)缺陷：
（1）存在嚴(yán)重的單點(diǎn)故障，若隔離變出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致UPS主機(jī)的兩路交流進(jìn)線完全失電；
（2）出線為單一母線，導(dǎo)致母線不存在停電檢修的條件；若該母線失電，則會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)失電，造成不可預(yù)知的事故，甚至有可能造成設(shè)備重大事故；
（3）未配備專用的蓄電池，不能滿足廠用電停電情況下設(shè)備的供電需求。
《南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不間斷電源配置規(guī)范》中明確規(guī)定，UPS電源系統(tǒng)宜采用雙機(jī)雙母線帶母聯(lián)運(yùn)行接線方式，且每臺(tái)UPS電源應(yīng)至少配備一組蓄電池組。
綜上所述，須對(duì)原UPS電源系統(tǒng)接線運(yùn)行方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并改造。
2.改造工程設(shè)計(jì)
2.1運(yùn)行接線方式
新UPS電源系統(tǒng)嚴(yán)格按照《南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)不間斷電源配置規(guī)范》設(shè)計(jì)，電源系統(tǒng)接線及所帶負(fù)荷見附件二。運(yùn)行接線方式說明如下：
（1）沿用原兩路UPS交流進(jìn)線，交流進(jìn)線一作為兩臺(tái)UPS主機(jī)的主路輸入電源分別接到兩臺(tái)UPS主機(jī)的主路輸入端子，交流進(jìn)線二通過隔離變后作為兩臺(tái)UPS主機(jī)的旁路輸入分別接到兩臺(tái)UPS主機(jī)的旁路輸入端子，這樣就實(shí)現(xiàn)了每臺(tái)UPS主機(jī)的兩路市電均分別取自電廠廠用電的不同段。
（2）兩路UPS交流進(jìn)線處加裝單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)UPS主路輸入失電時(shí)，可通過切換單刀雙擲開關(guān)由交流進(jìn)線二暫時(shí)作為UPS主路輸入使用。
（3）蓄電池組一、蓄電池組二分別為兩臺(tái)UPS主機(jī)提供直流輸入。
（4）兩臺(tái)UPS主機(jī)輸出各帶一段母線，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的雙母線配置。
（5）雙母線間安裝兩個(gè)母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，母聯(lián)開關(guān)的雙重配置是一種防止兩段母線帶電是閉合母聯(lián)開關(guān)的防誤操作措施。
（6）雙電源供電設(shè)備的兩路交流輸入電源分別取自UPS電源系統(tǒng)的兩段輸出母線（如附件二圖中的監(jiān)控主機(jī)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器等）。
（7）冗余配置的兩臺(tái)單電源設(shè)備，交流輸入電源分別取自UPS電源系統(tǒng)的兩段輸出母線（如附件二圖中的集控通信機(jī)、省調(diào)通信機(jī)、網(wǎng)調(diào)通信機(jī)等）。
（8）單套單電源設(shè)備供電，須加裝靜態(tài)切換開關(guān)即STS裝置（如附件二圖中的GPS對(duì)時(shí)裝置、ONCALL語(yǔ)言服務(wù)器等）。
2.2UPS及蓄電池容量的確定
目前UPS容量的確定存在以下兩個(gè)原則：
（1）UPS 容量較負(fù)載的損壞概率，但可能造成市電停電時(shí)，電池放電電流過小而不宜過大.使其過度輕載運(yùn)行。過度輕載運(yùn)行雖有利于降低逆變器放電時(shí)間偏長(zhǎng)，在電池保護(hù)裝置故障時(shí)，電池組被深度放電，而遭永久性損壞。
（2）UPS 容量不宜過小，使其長(zhǎng)期處于重載運(yùn)行狀態(tài)。這樣雖可節(jié)省一部分投資，但由于逆變器處于重載運(yùn)行，其輸出波形將發(fā)生畸變，輸出電壓幅值抖動(dòng)過大。這樣既不能為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電源，還極易造成UPS 逆變器的本級(jí)驅(qū)動(dòng)元件損壞，所以，即使從經(jīng)濟(jì)角度講也是得不償失。目前一般推薦UPS負(fù)載量不宜長(zhǎng)期超過其額定容量的8O%。
在以上兩個(gè)原則的前提下，結(jié)合我廠實(shí)際情況，并考慮到監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)容的可能性，選擇采用了兩臺(tái)20kVA的UPS主機(jī)。
為保證系統(tǒng)交流斷電時(shí)，UPS電源能不問斷地向監(jiān)控系統(tǒng)高質(zhì)量供電。蓄電池的配置尤為重要。根據(jù)“集團(tuán)公司大中型水電站無(wú)人值班技術(shù)規(guī)范”要求：上位機(jī)專用電源的容量在交流電源消失時(shí)應(yīng)滿足設(shè)備運(yùn)行4小時(shí)以上。考慮到蓄電池使用過程中的老化問題，本次設(shè)計(jì)整個(gè)雙母線系統(tǒng)后備時(shí)間達(dá)到6個(gè)小時(shí)。電池容量選擇應(yīng)遵循以下原則：即電池必須在后備時(shí)間內(nèi)供電給逆變器，且在額定負(fù)載下，電池組電壓不應(yīng)下降到逆變器所允許的最低電壓以下。兩組32只12V 100Ah蓄電池完全滿足斷電延時(shí)6個(gè)小時(shí)后備時(shí)間要求。
3.改造工程實(shí)施
3.1實(shí)施原則
（1）對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)中的冗余設(shè)備，在改造過程中，不能使冗余的設(shè)備同時(shí)失電。冗余設(shè)備同時(shí)停運(yùn)將會(huì)導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)部分功能失效，具體情況見下表：
（2）工程實(shí)施過程中盡量縮短各系統(tǒng)服務(wù)器、磁盤整列等雙電源設(shè)備單電源供電的時(shí)間。
（3）當(dāng)系統(tǒng)在電源轉(zhuǎn)移的過程中單電源供電時(shí)，必須保證該單電源為UPS電源，且UPS電源帶蓄電池組運(yùn)行。
3.2實(shí)施技術(shù)要點(diǎn)
（1）實(shí)施過程中配置臨時(shí)電源，臨時(shí)電源取自保護(hù)UPS電源系統(tǒng)。
（2）對(duì)冗余設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，冗余負(fù)載中的一臺(tái)設(shè)備由原UPS供電，另一臺(tái)設(shè)備由臨時(shí)電源供電。
（3）將單套設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)移，由臨時(shí)電源供電。
（4）拆除原UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)一。
（5）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)一。
（6）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS配電柜一，并完成到負(fù)載的配線工作。
（7）將原UPS供電設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移，由新UPS主機(jī)二供電。
（8）拆除原UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)二。
（9）安裝新UPS電源系統(tǒng)中的UPS主機(jī)二。
（10）將臨時(shí)電源供電設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)移，冗余設(shè)備由新UPS主機(jī)一供電，單套設(shè)備由靜態(tài)切換開關(guān)供電。
【關(guān)鍵詞】Ups；發(fā)展現(xiàn)狀；優(yōu)缺點(diǎn)；穩(wěn)定性對(duì)策
一、 Ups的發(fā)展現(xiàn)狀
全稱為Uninterruptible Power System或者Uninterruptible Power Supply。即不間斷，是將與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。不間斷電源以逆變器、整流器為主要組成部分，以電池為儲(chǔ)能裝置，不僅可以為用戶提供備用電源以防止重要設(shè)備因電能中斷而遭受損壞，還可以提高電能質(zhì)量，使設(shè)備免受高低電壓、突波、雜訊、頻率不穩(wěn)及電磁的干擾，滿足用戶對(duì)于電能質(zhì)量的需求。
根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)UPS生產(chǎn)企業(yè)眾多，規(guī)模較大。截至2012年有近3000家，按企業(yè)的銷售規(guī)模統(tǒng)計(jì)，銷售規(guī)模在500萬(wàn)-2500萬(wàn)元的UPS企業(yè)數(shù)量最多，有1380多家，而銷售規(guī)模超過1億的企業(yè)最少，僅十幾家。2013年UPS企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值73.12億元，而截止到2015年，產(chǎn)值已突破100億元。
從UPS的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模來看，近年來國(guó)內(nèi)UPS市場(chǎng)銷售額逐年增長(zhǎng)。2009年為57億元，2010年達(dá)到64億元，2013年為73多億元，而且根據(jù)最新資料顯示2014年已超過80億元，2015年更是突破100億大關(guān)，前景一片大好。
二、 Ups供電原理
Ups由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關(guān)和蓄電池組組成。平時(shí)，市電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷鳎瑢?duì)蓄電池浮充電，同時(shí)經(jīng)逆變器輸出高質(zhì)量的交流純凈的電源供重要負(fù)載，使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當(dāng)市電因故停電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到蓄電池組，蓄電池放電，經(jīng)逆變器對(duì)重要設(shè)備供電。
Ups的不間斷特性，體現(xiàn)在其轉(zhuǎn)換時(shí)間工作程序上，當(dāng)市電與逆變器進(jìn)行切換時(shí)，其控制系統(tǒng)會(huì)適時(shí)地檢測(cè)市電的同步范圍，在市電不超限時(shí)，逆變器實(shí)現(xiàn)“先通后斷”的供電，從而保證了供電系統(tǒng)的“不間斷切換”。
三、 Ups優(yōu)缺點(diǎn)
（一）優(yōu)點(diǎn)
1.防雷電： 由于UPS不間斷電源是安裝在設(shè)備與市電之間的，可以濾除電網(wǎng)中的電磁干擾，其原理是在UPS的輸入端增加一個(gè)避雷模塊。UPS電源可以阻擋包括雷電在內(nèi)的所有的電磁脈沖的侵入，增加了UPS電源避雷功能。
2.抗干擾：不間斷電源解決了很多電源干擾問題，如瞬間停電時(shí)立即由UPS將電池直流電源轉(zhuǎn)換成交流電繼續(xù)供電；.高低電壓保護(hù)；波形失真處理等等
3.持續(xù)性供電：UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要元件、穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出，能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源。UPS可以在市電出現(xiàn)異常時(shí)，有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時(shí)持續(xù)一定時(shí)間給電腦等設(shè)備供電。
（二）缺點(diǎn)
1.一般來說大部分的 UPS 電源系統(tǒng)都為單機(jī)系統(tǒng)，也就是說當(dāng) UPS 系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，負(fù)載只能通過旁路供電。而對(duì)于某些要求嚴(yán)格的用電設(shè)備，顯然這種方案是不能完全解決這個(gè)問題的。
2.供電的不穩(wěn)定性：Ups供電不穩(wěn)定有很多原因。
（1）蓄電池電壓較低，為其充電十多個(gè)小時(shí)后，電壓指數(shù)沒有變高。首先檢查充電電路輸入輸出電壓是否正常，如果輸入正常，就檢測(cè)輸出是否正常，斷開蓄電池再測(cè)，若輸出方面也沒有問題則為充電電路故障。若斷開蓄電池后充電電路輸入、輸出均正常，則說明蓄電池是因?yàn)楹芫脹]有充電、超額放電或者是壽命期已到等原因所致。
（2）在接入市電時(shí)每次打開UPS，就會(huì)聽到繼電器反復(fù)的動(dòng)作聲，UPS面板電池電壓顯示過低并且蜂鳴器不停發(fā)出聲音。 這是因?yàn)樾铍姵仉妷哼^低，導(dǎo)致UPS啟動(dòng)不成功造成的。此時(shí)要拆下蓄電池，先進(jìn)行均衡充電（所有蓄電池并聯(lián)進(jìn)行充電），若仍不成功，則只有更換蓄電池。
（3）在市電供電正常時(shí)啟動(dòng)UPS，如果逆變器工作指示燈發(fā)亮，蜂鳴器發(fā)出不連續(xù)聲音，UPS只能在逆變狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，不能在市電狀態(tài)下工作。這說明逆變供電向市電供電轉(zhuǎn)換部分發(fā)生了故障，要檢查市電輸入保險(xiǎn)絲是否完好，如果市電輸入保險(xiǎn)絲沒有問題，則檢查市電整流濾波電路輸出是否正常，若市電整流濾波電路輸出正常，就檢查市電檢測(cè)電路是否正常，若市電檢測(cè)電路正常，再檢查逆變供電向市電供電轉(zhuǎn)換控制輸出是否正常。
四、 解決供電穩(wěn)定性對(duì)策
（一）注意開關(guān)機(jī)的順序：開機(jī)時(shí)先開UPS，稍后（最好是滯后1-2分鐘，讓UPS充分進(jìn)入工作狀態(tài)）再開通負(fù)載的電源開關(guān)，而且負(fù)載的電源開關(guān)要一個(gè)一個(gè)依次去開通：關(guān)機(jī)時(shí)順序正好相反，先一個(gè)一個(gè)地關(guān)掉負(fù)載的電源開關(guān)，再關(guān)掉UPS。UPS要長(zhǎng)期處于開機(jī)狀態(tài)，而計(jì)算機(jī)等負(fù)載則每次要使用時(shí)才開機(jī)，用完后只要關(guān)掉計(jì)算機(jī)等負(fù)載的電源開關(guān)即可。這樣有利于延長(zhǎng)它的使用壽命，當(dāng)然間接的對(duì)它的供電穩(wěn)定性產(chǎn)生積極影響。
（二）匹配關(guān)系要對(duì)：UPS高頻機(jī)僅適合貿(mào)易場(chǎng)合使用，產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的UPS配用需選用工頻機(jī)。EPS配用于燈具照明時(shí)，必需參考各種詳細(xì)燈具的功率因數(shù)：熒光燈為0.6-0.8，白熾燈及鹵鎢燈為1（如1KW照明型EPS最大僅能配帶800W的電子式熒光燈或600W電感式熒光燈或1000W白熾燈）。UPS/EPS機(jī)器長(zhǎng)期運(yùn)行的最佳帶載率為70%以下，這對(duì)機(jī)器及負(fù)載均有好處，也有利于供電穩(wěn)定性。
（三）Ups電池維護(hù)：正常時(shí)，電池每四到六個(gè)月充、放電一次，放電至關(guān)機(jī)后充電，且標(biāo)準(zhǔn)機(jī)充電時(shí)間不得少于12小時(shí)。 在高溫地區(qū)，電池每隔兩個(gè)月充、放電一次，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)充電每次不得少于12小時(shí)。留意：同一組蓄電池中新舊是不能混用的而且容量和型號(hào)不同的也不能混用。舊蓄電池容量低于標(biāo)定容量60%的不能在本機(jī)器上使用，應(yīng)及時(shí)更換，否則會(huì)加大損壞本機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
（四）控制好溫度：UPS是精密的電氣設(shè)備，內(nèi)部溫控非常重要，所以安裝UPS時(shí)要選在通風(fēng)條件好而且散熱也好的地方，不間斷電源工作環(huán)境應(yīng)該與計(jì)算機(jī)的工作環(huán)境相同，溫度應(yīng)控制在5℃以上，22℃以下；相對(duì)濕度控制在50%以下，上下幅度不超過10%。保證不間斷電源在適宜的環(huán)境中工作，不僅能使機(jī)器穩(wěn)定的工作，還能更好的延長(zhǎng)機(jī)器壽命。
（五）遵守廠家的產(chǎn)品說明書有關(guān)規(guī)定：使用ups時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照使用說明來操作，保證所接的火線、零線、地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。比如，美國(guó)某品牌UPS電源的交流輸入接線與我國(guó)的交流電輸入插座的連接方式正好相反。還有例如三相UPS需要注意相序問題，否則會(huì)出現(xiàn)相序錯(cuò)誤報(bào)警，其他品牌也是如此。按照說明書操作是最安全的也是對(duì)ups傷害程度最低的，有利于提高其供電穩(wěn)定性。
（六）經(jīng)常性維護(hù)：UPS電源的維護(hù)與使用是分不開的，有科學(xué)的使用方式還應(yīng)該有正確的維護(hù)方法，這樣才能達(dá)到UPS的高利用率。
1.維護(hù)時(shí)候，必須在關(guān)機(jī)的情況下進(jìn)行，以免內(nèi)部高壓產(chǎn)生電離使帶電粒子觸發(fā)igbt造成設(shè)備故障。
2.若具有維修旁路的ups電源可轉(zhuǎn)至維修旁路后再維護(hù)，但此時(shí)內(nèi)部仍帶電。
3.維護(hù)工具使用真空式吹風(fēng)機(jī)即可，千萬(wàn)不能用濕布。
4.不能將金屬工具或類似的金屬零件放在電池上。
5.在拆電池連接端子前，必須先斷開連接在電池上的負(fù)載。
五、 結(jié)語(yǔ)
根據(jù)在生產(chǎn)生活工作中的經(jīng)驗(yàn)，介紹了UPS的工作原理，分析了其供電不穩(wěn)定的原因及對(duì)策，希望對(duì)于今后蓄電池維護(hù)工作具有一定借鑒意義。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：逆變系統(tǒng)；PFC電路；輸入均流；設(shè)計(jì)探究；UPS
中圖分類號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1.逆變系統(tǒng)
含義：逆變系統(tǒng)包括直流升壓電路，逆變電路，驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路以及通信電路等等。逆變器是指將直流轉(zhuǎn)換成交流的換流器，輸入直流可以是低壓輸入或者高壓輸入，通過內(nèi)部直流升壓電路提供高壓直流給逆變電路，逆變電路根據(jù)需求有單相逆變和三相逆變。保護(hù)電路是指防止電流沖擊、電壓沖擊、輸出短路、器件過溫保護(hù)等保護(hù)系統(tǒng)可靠性，避免逆變系統(tǒng)受外部沖擊等影響正常輸出的輔助電路。
2. PFC電路
2.1 作用
PFC的英文全稱是PowerFactorCorrector，意思是功率因數(shù)校正器。隨著開關(guān)電源的普及應(yīng)用，普通的整流電路PF值低，輸入無(wú)功功率大，電力效能低，同時(shí)對(duì)市電電網(wǎng)存在較大諧波干擾，影響整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性和高效性，所以對(duì)產(chǎn)品的功率因數(shù)要求越來越高。PFC就是通過主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種方式，提高整流電路的PF值，減少無(wú)功功率輸入和諧波干擾，減小整流過程中的電能損耗，起到節(jié)能的目的。
2.2 分類
PFC理論上可以分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，主動(dòng)式為有源電路控制方式，可以擁有更高的功率因數(shù)（大于0.99），適應(yīng)寬范圍的輸入電壓，但需要專用集成路進(jìn)行PFC控制，所以產(chǎn)品電路復(fù)雜，成本高昂；被動(dòng)式為無(wú)源電路控制方式，功率因數(shù)達(dá)到0.8已經(jīng)是非常好的產(chǎn)品，但是它的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，成本低廉，穩(wěn)定可靠，缺點(diǎn)是PF值低，體積較大。在一些小功率的開關(guān)電源產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。
2.3 主流PFC控制芯片
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和電源開關(guān)電源技術(shù)的不斷創(chuàng)新，主流的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家推出各種類型的PFC控制芯片，極大簡(jiǎn)化了PFC控制電路的設(shè)計(jì)，比如TI公司推出的UC系列產(chǎn)品，其中經(jīng)典產(chǎn)品UC3854，還有比如ON公司推出的NCP1654，IR公司推出的IR1150，凌特公司推出的LT1248，仙童公司推出的FAN4810等等產(chǎn)品，隨著PFC控制技術(shù)研究的深入，在新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和新型控制方法的不斷突破和創(chuàng)新，將會(huì)有更多的更好的PFC控制芯片面世。
3. UPS
3.1含義
UPS（Uninterruptible Power System），就是為了解決市電突然掉電或者突變導(dǎo)致設(shè)備損壞而研發(fā)的，通過市電將電能存儲(chǔ)在蓄電池上，通過主機(jī)PFC電路、逆變器等模塊電路將不穩(wěn)定的，質(zhì)量差的市電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓，波形質(zhì)量好，不間斷地供電給系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、交通通信設(shè)備或其他電力電子設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的、不間斷的電力供應(yīng)。
UPS的最主要功能：穩(wěn)壓輸出，濾除諧波，不間斷供電。在市電電網(wǎng)正常供電時(shí)，UPS通過內(nèi)部的PFC整流控制模塊，電池模塊和逆變模塊的能量轉(zhuǎn)換，消除電網(wǎng)中的脈沖沖擊，諧波干擾和幅值波動(dòng)，起到穩(wěn)壓器和濾波器的作用，保證電力電子設(shè)備可靠穩(wěn)定地運(yùn)行；在市電電網(wǎng)斷電時(shí)，通過電池模塊和逆變模塊提供交流供電給負(fù)載，通過UPS整個(gè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可以做到市電電網(wǎng)掉電時(shí)輸出不掉電，這樣就使電力電子設(shè)備保持正常運(yùn)行狀態(tài)，真正保證了設(shè)備的不間斷運(yùn)行。
3.2 逆變拓?fù)溥x型
隨著不間斷電源技術(shù)的不斷發(fā)展和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)兩電平結(jié)構(gòu)比如H橋逆變等已經(jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，因此具有諧波小、損耗低、效率高等優(yōu)勢(shì)的三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生。
目前針對(duì)三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，最常見的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為三電平“I”型和三電平“T”型，兩種拓?fù)浠ビ袃?yōu)勢(shì)。I型三電平電路，每個(gè)管子只承受一半直流電壓，開關(guān)損耗低，而且開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗低的優(yōu)勢(shì)就越明顯；T型三電平電路，主管承受全部直流電壓，鉗位管承受一半直流電壓，對(duì)比I型三電平會(huì)少兩個(gè)元件，同時(shí)控制算法簡(jiǎn)單。
4. UPS不間斷電源中的PFC電路
主動(dòng)式PFC整流的根據(jù)控制的變量不同，可以分為以下4種方式：峰值電流控制；滯環(huán)電流控制；單周期控制技術(shù)；平均電流控制。以上4種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)：峰值電流控制，因?yàn)橹豢刂齐娏鞯姆逯担c電流平均值誤差較大，THD值存在較大缺陷，同時(shí)對(duì)噪聲的敏感，易產(chǎn)生次諧波振蕩等等缺點(diǎn)，該技術(shù)將逐漸被淘汰；滯環(huán)電流控制，設(shè)置最大電流參考和滯環(huán)回差值，雖然提高了電流控制精度，但是缺點(diǎn)同樣明顯，開關(guān)頻率難于做到恒頻控制，在實(shí)際應(yīng)用不多；單周期控制技術(shù)，該技術(shù)主要特點(diǎn)是反應(yīng)快，精度高，于每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，能有效地抑制電源側(cè)的擾動(dòng)，既沒有穩(wěn)態(tài)誤差，也沒有暫態(tài)誤差。單周控制能優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)、減小畸變和抑制電源干擾，整個(gè)控制系統(tǒng)具有反應(yīng)快、動(dòng)態(tài)特性良好、開關(guān)頻率恒定、易于實(shí)現(xiàn)、抗干擾強(qiáng)、控制電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是需要快速?gòu)?fù)位的積分電路。平均電流控制，主要是在峰值電流控制和滯環(huán)電流控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，集中了峰值電流控制的恒頻控制優(yōu)點(diǎn)和滯環(huán)電流控制的精度優(yōu)點(diǎn)，可以提供極低輸入THDv和THDi，同時(shí)，簡(jiǎn)化了輸出濾波器的設(shè)計(jì)，且因?yàn)橛须娏骺刂破髯稣{(diào)節(jié)，取的是平均電流，所以提高了系統(tǒng)在噪聲干擾下的穩(wěn)定度和精度。主要缺點(diǎn)是：控制電路復(fù)雜，需檢測(cè)電感電流需電流控制環(huán)路；參考電流與實(shí)際電流的誤差隨著占空比的變化而變化，可能引起低次電流諧波。但目前平均電流控制是應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的PFC控制方式。
5.三相UPS高效前級(jí)PFC設(shè)計(jì)實(shí)例
三相UPS項(xiàng)目后級(jí)采用三路單相T型三電平逆變，通過DSP控制三路逆變輸出相位相差120°構(gòu)成三相逆變輸出；三相UPS前級(jí)采用凌特的LT1248控制芯片，通過三路單相PFC整流電路構(gòu)成三相UPS的PFC電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。
三相不同輸入的均流問題，系統(tǒng)通過采樣三相的輸入電流，經(jīng)過均流電路，把每相輸入電流和三相平均輸入電流的差值引入到各路的LT1248電流環(huán)中，使得每路的輸入電流保持均衡。
單相PFC整流電路采用單電感雙boost功率拓?fù)洌?jié)省了一個(gè)功率電感，同時(shí)整合整流和升壓電路，電路更簡(jiǎn)潔，成本更低，如圖1所示。
實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用過程中，根據(jù)產(chǎn)品的性能指標(biāo)，安規(guī)和認(rèn)證的要求，需要在輸入增加LC濾波電路，同時(shí)在PFC的工作前需要對(duì)正負(fù)BUS進(jìn)行緩啟動(dòng)處理，防止PFC模塊啟動(dòng)瞬間的沖擊電流損耗器件，同時(shí)為了保證提供給后級(jí)逆變系統(tǒng)平衡的穩(wěn)定的正負(fù)BUS電壓，還需要對(duì)正負(fù)BUS進(jìn)行均壓控制，BUS過壓保護(hù)，這些指標(biāo)要求需要對(duì)正負(fù)BUS電壓采樣并通過硬件處理后送入LT1248的控制環(huán)路，保證每路的PFC功率模塊正常工作，同時(shí)為增加系統(tǒng)可靠性還要加入系統(tǒng)輸入電流過流保護(hù)，功率器件的過溫保護(hù)，IGBT的過流保護(hù)等等措施來滿足產(chǎn)品的規(guī)格設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】DSP；UPS；鎖相
Abstract：In order to avoid a big impact on load when the UPS inverter switching，UPS inverter’s output voltage must be consistent with the grid voltage in frequency and phase.Fast and reliable software phase-locked tracking technology can accurately provide the standard sinusoidal voltage for the digital inverter with the same frequency and phase to the grid voltage.This paper mainly discusses the phase-locked technology of full digital UPS based on TMS320LF2407.
Key words：DSP；UPS；phase-locked
1.引言
UPS，不間斷電源，是指在市電正常或故障情況下均可為負(fù)載提供可靠、穩(wěn)定的電源形式。多用于在一些關(guān)鍵性的負(fù)載如計(jì)算機(jī)機(jī)房、醫(yī)院等場(chǎng)合，為負(fù)載提供了最多的電源故障保護(hù)。然而傳統(tǒng)的在線UPS有多個(gè)功率部分和模擬控制器，是一個(gè)非常復(fù)雜、昂貴的系統(tǒng)。因此，適合現(xiàn)代科技發(fā)展的高質(zhì)量、高可靠性全數(shù)字UPS（不間斷電源）的研究就成為人們十分關(guān)注的課題。數(shù)字化控制以控制簡(jiǎn)單、靈活，輸出性能更加穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)模擬控制所難以達(dá)到的功能等諸多優(yōu)勢(shì)成為電源研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，為電力電子提供了越來越多的解決方案，使UPS電源的全數(shù)字制、各種先進(jìn)控制策略的引入逐步成為現(xiàn)實(shí)。
本文主要討論在基于TMS320LF2407數(shù)字化控制平臺(tái)的UPS中的關(guān)鍵技術(shù)之一--鎖相控制技術(shù)。
2.鎖相意義
不間斷電源工作過程中存在兩次切換：一是電源啟動(dòng)時(shí)由旁路向負(fù)載供電，逆變器空載運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)鎖相功能，調(diào)整逆變輸出跟蹤電網(wǎng)頻率和相位，當(dāng)逆變輸出跟蹤上電網(wǎng)頻率時(shí)切換至逆變器為負(fù)載供電；二是當(dāng)逆變電路發(fā)生故障，或者當(dāng)負(fù)載有沖擊性（例如啟動(dòng)負(fù)載時(shí)）或過載時(shí)，控制系統(tǒng)將封鎖PWM輸出停止逆變器對(duì)負(fù)載的供電，同時(shí)接通旁路開關(guān)，由電網(wǎng)直接向負(fù)載供電[1]。
為有效保證逆變旁路切換過程不對(duì)負(fù)載產(chǎn)生過大的沖擊，UPS逆變輸出電壓必須與電網(wǎng)電壓的頻率及相位保持一致。因此，UPS系統(tǒng)引入了鎖相控制技術(shù)，軟件鎖相技術(shù)是數(shù)字化UPS的重要環(huán)節(jié)之一。快速可靠的軟件鎖相跟蹤技術(shù)可以準(zhǔn)確地為逆變器數(shù)字化控制提供與電網(wǎng)電壓同頻同相的標(biāo)準(zhǔn)電壓參考正弦波。
3.鎖相環(huán)基本原理
鎖相環(huán)是一個(gè)閉環(huán)的相位控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)跟蹤輸入信號(hào)的頻率和相位[2]。它由相位比較器、低通濾波器、壓控振蕩器三部分組成，其控制框圖見圖1。
其工作原理為：將壓控振蕩器的輸出信號(hào)uo（t）與電網(wǎng)的采樣信號(hào)ui（t）兩路頻率與相位不同的信號(hào)送入相位比較器，生成的誤差信號(hào)ue（t）的幅度與uo（t）和ui（t）信號(hào)的相位差成正比。ue（t）經(jīng)低通濾波器處理后將向外送出一個(gè)相當(dāng)于ue（t）信號(hào)的平均值的控制電壓信號(hào)uc（t），壓控振蕩器在信號(hào)uc（t）的控制下將調(diào)整輸出電壓信號(hào)uo（t）的頻率和相位，從而使uo（t）與ui（t）兩路信號(hào)的頻率和相位差逐漸減小。
4.在線式UPS的鎖相控制技術(shù)
根據(jù)單相UPS逆變器的控制電路產(chǎn)成SPWM波方式的不同，實(shí)現(xiàn)UPS的鎖相控制方法有很大區(qū)別，下面分別討論。
4.1 在線式UPS的模擬鎖相控制技術(shù)
傳統(tǒng)的在線式UPS電源，其鎖相控制原理框圖如圖2所示[3]。當(dāng)供電正常時(shí)，電網(wǎng)電壓檢測(cè)電路輸出高電平，50Hz電網(wǎng)電壓經(jīng)波形變換電路被轉(zhuǎn)換成周期為20ms的單極性“倒置全波整流”信號(hào)，再送到模擬開關(guān)1的輸入端，經(jīng)過模擬開關(guān)2后產(chǎn)生一串電網(wǎng)電壓同步跟蹤信號(hào)。由于變頻器的輸出信號(hào)是周期為20ms的同步捕捉信號(hào)，因此加在多諧振蕩器控制端上的電網(wǎng)同步跟蹤信號(hào)可對(duì)高頻振蕩器的高頻輸出脈沖進(jìn)行相位調(diào)整，以確保正弦波發(fā)生器輸出50Hz的基準(zhǔn)正弦波。經(jīng)過鎖相同步電路，即“鎖相環(huán)”，該正弦波總是與電網(wǎng)電壓處于同頻同相的同步跟蹤狀態(tài)。當(dāng)供電異常時(shí)，則由多諧振蕩器產(chǎn)生本振頻率為20kHz的信號(hào)，經(jīng)分頻器輸出500Hz的脈沖序列，然后經(jīng)正弦波發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)頻的50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波。
傳統(tǒng)的正弦波信號(hào)發(fā)生器采用反饋振蕩電路，利用電路的自激振蕩和選頻作用輸出正弦波，但是低頻模擬振蕩器有一個(gè)缺點(diǎn)：受電壓和溫度的影響大，輸出信號(hào)的頻率和幅度穩(wěn)定性差，很難達(dá)到作為交流基準(zhǔn)的要求；而且完全用模擬器件使得控制電路結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，不便于生產(chǎn)，難以調(diào)試[4]。
4.2 在線式UPS的數(shù)字鎖相控制技術(shù)
在線式UPS的數(shù)字鎖相控制技術(shù)中采用微處理器作為核心控制芯片，并采用軟件實(shí)現(xiàn)相位鎖存的方法，其電路一般由以下幾部分組成：交流電壓互感器，精密整流電路，過零比較器，低通濾波器，反相器，模擬切換開關(guān)及微處理器.其電路組成框圖見圖3。
該電路工作原理為：電網(wǎng)交流電壓經(jīng)過電壓互感器隔離降壓成為與電網(wǎng)電壓同頻同相的低壓交流信號(hào)，一路經(jīng)過精密整流電路成為正極性的半波直流電壓信號(hào)，通過微處理器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器，測(cè)得電壓的幅值；另一路經(jīng)過電壓過零比較器輸出交流信號(hào)的正負(fù)極性，經(jīng)過I/O口進(jìn)入單片機(jī)，這樣就可測(cè)得外部交流電壓的實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)，在將采集的波形數(shù)字序列經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，即可以輸出正弦波。由于電網(wǎng)電壓中含有大量諧波成分，經(jīng)電壓互感器采集的交流電壓信號(hào)并不是純凈的正弦波，所以采用直接輸出方式產(chǎn)生的波形并不是穩(wěn)定純凈的正弦波。
因此，在PWM輸出后加入數(shù)字低通濾波器以濾除高頻諧波成分，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定性和純凈度[5]。
其具體實(shí)現(xiàn)過程是：首先，用數(shù)字序列調(diào)制單片機(jī)內(nèi)部的PWM脈寬調(diào)制電路，使之產(chǎn)生的脈沖方波寬度正比于信號(hào)幅度，如果微處理器采用20MHz晶振，PWM輸出為8位分辨率時(shí)，輸出方波的最高頻率為78KHz，所以在PWM輸出端加一個(gè)積分常數(shù)很小的RC低通濾波器就可以得到很平滑的半波輸出波形，低通濾波器造成的相位延遲可以忽略不計(jì)。該信號(hào)一路直接送到模擬開關(guān)，另一路送到反相電路成為負(fù)極性的半波電壓信號(hào)，再送到模擬開關(guān)，這正負(fù)極性兩路電壓信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)控制的模擬開關(guān)切換，就輸出與外部電網(wǎng)相位同步的正弦波信號(hào)。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，微處理器將讀取其存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的標(biāo)準(zhǔn)50Hz正弦波序列以控制逆變輸出。
4.3 在線式UPS的軟件鎖相控制技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多性價(jià)比高的用于電機(jī)控制的專用微處理器，微處理器內(nèi)部集成了PWM波產(chǎn)生電路，可以通過軟件編程來改變PWM波輸出頻率。UPS中的軟件鎖相控制就是基于此類微處理器，以程序計(jì)算方式來實(shí)現(xiàn)。其軟件實(shí)現(xiàn)的方式有兩種。一種是需要對(duì)市電電壓和逆變輸出電壓兩路信號(hào)進(jìn)行濾波整形，變換為與其同頻率的方波信號(hào)，通過微處理器的捕獲引腳捕獲方波上升沿的跳變，由捕獲值來計(jì)算頻率及相位差，以此調(diào)整輸出SPWM波的頻率，使得兩路信號(hào)的頻率與相位保持一致，其鎖相同步控制原理框圖如圖4所示。另一種方法只需對(duì)市電電壓進(jìn)行方波變換，在對(duì)市電變換方波的捕獲中斷中，通過判斷SPWM輸出波的相位相對(duì)于市電相位的超前或滯后，通過改變SPWM定時(shí)器周期值來調(diào)整SPWM波下周期的輸出頻率，從而實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤[38]。兩種方法的共同之處是：都事先設(shè)定電網(wǎng)電壓頻率為50Hz，根據(jù)SPWM載波頻率將每個(gè)電壓周期分為N等份（當(dāng)載波頻率為78KHz時(shí)，N=150），將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的正弦值制作成表存在微處理器的存儲(chǔ)器中，保持每SPWM周期輸出序列個(gè)數(shù)N值不變，調(diào)整載波頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓頻率的調(diào)整；它們的實(shí)現(xiàn)過程都依賴于兩個(gè)中斷，一個(gè)是SPWM載波周期定時(shí)器中斷，一個(gè)是捕獲中斷（可通過設(shè)置捕獲中斷方式使得捕獲中斷發(fā)生在正弦波周期的零相位時(shí)刻）。
由于兩種方法都是通過調(diào)整SPWM頻率實(shí)現(xiàn)逆變輸出對(duì)市電電壓的鎖相，穩(wěn)態(tài)時(shí)其跟蹤精度較高，但動(dòng)態(tài)性能不好，鎖相環(huán)啟動(dòng)時(shí)的跟蹤調(diào)整速度較慢，因此同步響應(yīng)速度有待提高，且需進(jìn)一步增強(qiáng)同步的抗干擾和容錯(cuò)能力[6]。
5.結(jié)論
本文所研究的基于TMS320LF2407數(shù)字化控制平臺(tái)的UPS的軟件鎖相技術(shù)，鎖相精度高，易于實(shí)現(xiàn)，可以很好地滿足不間斷電源的鎖相技術(shù)要求。
參考文獻(xiàn)
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