UPS原理及應(yīng)用

1、UPSUPS原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用儀電組儀電組主要內(nèi)容主要內(nèi)容第一部分：第一部分：UPSUPS原理介紹原理介紹第二部分：第二部分：UPSUPS實際應(yīng)用實際應(yīng)用第三部分：第三部分：UPSUPS日常維護日常維護儀電組儀電組第一部分：第一部分：UPSUPS原理介紹原理介紹儀電組儀電組名詞定義名詞定義中文名稱：不間斷電源英文名稱：U Uninterruptibleninterruptible P Power ower S Supplyupply，UPSUPS 定義： 當(dāng)正常交流供電中斷時，將蓄電池輸當(dāng)正常交流供電中斷時，將蓄電池輸出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)出的直流變換成交流持續(xù)供電的電源設(shè)備。備

2、。儀電組儀電組市電中斷：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個周期以上。市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個周期以上。市電中斷的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)市電中斷的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)備故障等等。備故障等等。電壓浪涌：電壓浪涌：電壓高于電壓高于110%110%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓浪涌。額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓浪涌。大功率用電設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。大功率用電設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。電壓波形下陷：電壓波形下陷：但電源電壓低于但電源電壓低于80-85%80-

3、85%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓波形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。為電壓波形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。高壓尖脈沖：高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高壓脈沖峰值電壓可高達壓脈沖峰值電壓可高達6000V6000V，持續(xù)時間一般為，持續(xù)時間一般為0.50.55 5個周波。個周波。瞬態(tài)高壓：瞬態(tài)高壓：通常由雷電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因引起，通常由雷電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因引起，電壓峰值高達電壓峰值高達20000V20000V，持續(xù)時

4、間為，持續(xù)時間為0.50.55 5個周波個周波諧波干擾：諧波干擾：由整流設(shè)備、電動機、繼電器、通信設(shè)備、電焊機等產(chǎn)生的由整流設(shè)備、電動機、繼電器、通信設(shè)備、電焊機等產(chǎn)生的RFIRFI（射頻干擾）（射頻干擾）EMI EMI （電磁干擾）（電磁干擾） 。頻率漂移：頻率漂移：頻率漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值頻率漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值附近波動。企業(yè)備用發(fā)電機組和小型水電站輸出的交流電源經(jīng)常會附近波動。企業(yè)備用發(fā)電機組和小型水電站輸出的交流電源經(jīng)常會出現(xiàn)頻率漂移的現(xiàn)象。出現(xiàn)頻率漂移的現(xiàn)象。持續(xù)高低壓：持續(xù)高低壓：電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器

5、或者電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器或者是電力線路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負(fù)荷過大或者是電力線路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負(fù)荷過大或者是電網(wǎng)負(fù)荷過小的原因造成。是電網(wǎng)負(fù)荷過小的原因造成。儀電組儀電組UPSUPS發(fā)展概述發(fā)展概述 UPSUPS的發(fā)展經(jīng)歷了的發(fā)展經(jīng)歷了初期的旋轉(zhuǎn)型初期的旋轉(zhuǎn)型、6060年代可控硅靜止型年代可控硅靜止型、8080年代巨型功年代巨型功率晶體管（率晶體管（URUR）靜止型）靜止型，到了，到了9090年代年代絕緣柵雙極晶體管（絕緣柵雙極晶體管（IGBTIGBT）制成的制成的UPSUPS，其技術(shù)性能在不斷提高，在通信電，其技術(shù)性能在不斷提高

6、，在通信電源系統(tǒng)中的地位和重要性也在逐步提源系統(tǒng)中的地位和重要性也在逐步提高，現(xiàn)在已經(jīng)成為通信電源日常維護高，現(xiàn)在已經(jīng)成為通信電源日常維護的一個重點。的一個重點。儀電組儀電組UPSUPS組成組成 UPSUPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主回電源系統(tǒng)由五部分組成：主回路、旁路、電池等電源路、旁路、電池等電源輸入電路輸入電路，進，進行行AC/DCAC/DC變換的變換的整流器整流器（RECREC），進行），進行DC/ACDC/AC變換的變換的逆變器逆變器（INVINV），逆變和），逆變和旁路旁路輸出切換電路輸出切換電路以及以及蓄能電池蓄能電池。儀電組儀電組UPS原理簡圖原理簡圖UPSUPS主機主機儀電組儀

7、電組 在電網(wǎng)電壓工作正常時，給負(fù)載供電如在電網(wǎng)電壓工作正常時，給負(fù)載供電如圖所示，同時給儲能電池充電；當(dāng)突發(fā)停電圖所示，同時給儲能電池充電；當(dāng)突發(fā)停電時，時，UPSUPS電源開始工作，由儲能電池供給負(fù)電源開始工作，由儲能電池供給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑所所示）；當(dāng)出現(xiàn)特殊情況，如示）；當(dāng)出現(xiàn)特殊情況，如UPSUPS內(nèi)部故障或內(nèi)部故障或負(fù)載嚴(yán)重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)旁路直接給負(fù)載嚴(yán)重過載時，由電網(wǎng)電壓經(jīng)旁路直接給負(fù)載供電（如虛線所示）。負(fù)載供電（如虛線所示）。儀電組儀電組UPS UPS 主要性能和技術(shù)指標(biāo)主要性能和技術(shù)指標(biāo)輸入特性輸入特性1 1、輸入電

8、壓范圍、輸入電壓范圍 指保證指保證UPSUPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。在不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。在此電壓范圍內(nèi)，逆變器（負(fù)載）電流由市電提供，而不此電壓范圍內(nèi)，逆變器（負(fù)載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPSUPS電池放電的可能性電池放電的可能性減小，這有益于電池使用壽命的延長。目前減小，這有益于電池使用壽命的延長。目前UPSUPS輸入電壓輸入電壓范圍一般為（范圍一般為（15151010）UeUe之間。之間。2 2、頻率輸入范圍、頻率輸入范圍 指指UPSUPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同能自動跟蹤市電、保持輸出

9、電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。步的頻率范圍。UPSUPS的輸入頻率范圍一般為的輸入頻率范圍一般為50505%Hz5%Hz，YD/T1095-2000YD/T1095-2000規(guī)定規(guī)定UPSUPS的輸入頻率范圍為的輸入頻率范圍為50504%Hz4%Hz。儀電組儀電組3 3、輸入功率因數(shù)、輸入功率因數(shù) 輸入功率因數(shù)高低是衡量是否對電網(wǎng)存在污染的一個輸入功率因數(shù)高低是衡量是否對電網(wǎng)存在污染的一個重要電性能指標(biāo)。輸入功率因數(shù)低時，不僅在吸取有功重要電性能指標(biāo)。輸入功率因數(shù)低時，不僅在吸取有功功率的同時，還要吸收無功功率，其結(jié)果增大了系統(tǒng)配功率的同時，還要吸收無功功率，其結(jié)果增大了系統(tǒng)配電容量，影響系統(tǒng)

10、供電質(zhì)量。電容量，影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。 4 4、輸入電流諧波、輸入電流諧波 因為可控硅的關(guān)斷和開通，因為可控硅的關(guān)斷和開通， UPSUPS的輸入電流中含有豐的輸入電流中含有豐富的諧波成分，富的諧波成分，它形成輸入的無功功率，是造成它形成輸入的無功功率，是造成UPS輸輸入功率因數(shù)低的一個重要因素。因此在電路設(shè)計時，有入功率因數(shù)低的一個重要因素。因此在電路設(shè)計時，有的的UPS加入了加入了PFC（功率因數(shù)校正功率因數(shù)校正）電路。）電路。儀電組儀電組5 5、輸入頻率范圍、輸入頻率范圍 指指UPSUPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。步的頻率范

11、圍。UPSUPS輸出電壓對輸入電壓的跟蹤主要是為輸出電壓對輸入電壓的跟蹤主要是為了保證了保證UPSUPS在必須時能夠順利地進行旁路切換，避免由于在必須時能夠順利地進行旁路切換，避免由于輸入輸出電壓相差過大引起逆變器模塊電源和交流旁路輸入輸出電壓相差過大引起逆變器模塊電源和交流旁路電源間出現(xiàn)很大的環(huán)流而損害。電源間出現(xiàn)很大的環(huán)流而損害。6 6、頻率跟蹤速率、頻率跟蹤速率 指指UPSUPS在一秒鐘內(nèi)能夠完成的輸出頻率變化范圍。頻在一秒鐘內(nèi)能夠完成的輸出頻率變化范圍。頻率跟蹤速度可以表征率跟蹤速度可以表征UPSUPS對輸入頻率變化的適應(yīng)能力，特對輸入頻率變化的適應(yīng)能力，特別是在柴油發(fā)電機供電的時候，

12、由于柴油發(fā)電機的頻率別是在柴油發(fā)電機供電的時候，由于柴油發(fā)電機的頻率穩(wěn)定度不是很好，如果穩(wěn)定度不是很好，如果UPSUPS的頻率跟蹤速率過低，的頻率跟蹤速率過低，UPSUPS就就會出現(xiàn)頻率不同步告警，控制電路就會禁止會出現(xiàn)頻率不同步告警，控制電路就會禁止UPSUPS進行旁路進行旁路切換。切換。儀電組儀電組輸出特性輸出特性1 1輸出電壓波形失真度輸出電壓波形失真度 指指UPSUPS輸出波形中諧波分量所占的比率。常見的波形失輸出波形中諧波分量所占的比率。常見的波形失真有：削頂、毛刺、畸變等。失真度越小，對負(fù)載可能真有：削頂、毛刺、畸變等。失真度越小，對負(fù)載可能造成的干擾或破壞就越小。造成的干擾或破壞

13、就越小。2 2輸出電壓穩(wěn)壓精度輸出電壓穩(wěn)壓精度 指市電指市電逆變供電時，當(dāng)輸入電壓在設(shè)計范圍內(nèi)，負(fù)逆變供電時，當(dāng)輸入電壓在設(shè)計范圍內(nèi)，負(fù)載在滿負(fù)荷內(nèi)載在滿負(fù)荷內(nèi)100%100%變化時，輸出電壓的變化量與額定值變化時，輸出電壓的變化量與額定值的百分比。輸出電壓穩(wěn)定程度越高，的百分比。輸出電壓穩(wěn)定程度越高，UPSUPS輸出電壓的波動輸出電壓的波動范圍越小，也就是電壓精度越高。范圍越小，也就是電壓精度越高。3 3輸出功率因數(shù)輸出功率因數(shù) 指指UPSUPS輸出端的功率因數(shù)，表示帶非線性負(fù)載能力的強輸出端的功率因數(shù)，表示帶非線性負(fù)載能力的強弱。負(fù)載功率因數(shù)低時，所吸收的無功功率就大，將增弱。負(fù)載功率因數(shù)

14、低時，所吸收的無功功率就大，將增加加UPSUPS的損耗，影響可靠性。的損耗，影響可靠性。儀電組儀電組4 4輸出電流峰值因數(shù)輸出電流峰值因數(shù) 指指UPSUPS輸出所能達到的峰值電流與平均電流之比。一般輸出所能達到的峰值電流與平均電流之比。一般峰值因數(shù)越高，峰值因數(shù)越高，UPSUPS所能承受的負(fù)載沖擊電流越大。所能承受的負(fù)載沖擊電流越大。5 5三相不平衡能力三相不平衡能力 對于三進三出的對于三進三出的UPSUPS來說，若出現(xiàn)三相的每一相電流不來說，若出現(xiàn)三相的每一相電流不一致，就會造成輸出電壓的不平衡。具有一致，就會造成輸出電壓的不平衡。具有100%100%負(fù)載不平負(fù)載不平衡能力的衡能力的UPSU

15、PS，表示該，表示該UPSUPS允許一相輸出帶滿載，而其他允許一相輸出帶滿載，而其他兩相空載。兩相空載。6 6、UPSUPS輸出效率輸出效率 指指UPSUPS的輸出有功功率與輸入有功功率之比。的輸出有功功率與輸入有功功率之比。UPSUPS的輸?shù)妮敵鲂试礁撸硎緝?nèi)部損耗越小，反之則表示出效率越高，表示內(nèi)部損耗越小，反之則表示UPSUPS本身功本身功耗大，增大機房的空調(diào)負(fù)荷。此外輸出效率低有可能使耗大，增大機房的空調(diào)負(fù)荷。此外輸出效率低有可能使電池供電時間變短。電池供電時間變短。儀電組儀電組保護特性保護特性1 1輸入保護特性輸入保護特性 指交流輸入過壓指交流輸入過壓/ /欠壓保護，輸入頻率過高過

16、低保護欠壓保護，輸入頻率過高過低保護等。當(dāng)輸入電壓失真度過大，等。當(dāng)輸入電壓失真度過大，UPSUPS會進入輸入保護模式。會進入輸入保護模式。對于三相輸入的對于三相輸入的UPSUPS，還有輸入錯相保護、缺相保護等。，還有輸入錯相保護、缺相保護等。2 2輸出過壓欠壓保護特性輸出過壓欠壓保護特性 指當(dāng)指當(dāng)UPSUPS逆變單元出現(xiàn)故障時，逆變單元出現(xiàn)故障時，UPSUPS的輸出電壓超出允的輸出電壓超出允許的范圍而產(chǎn)生的保護動作。許的范圍而產(chǎn)生的保護動作。3 3輸出過載短路保護輸出過載短路保護 指當(dāng)指當(dāng)UPSUPS輸出回路中出現(xiàn)短路故障或長時間出現(xiàn)過載現(xiàn)輸出回路中出現(xiàn)短路故障或長時間出現(xiàn)過載現(xiàn)象，為了保護

17、象，為了保護UPSUPS的自身安全，通過控制電路將的自身安全，通過控制電路將UPSUPS切換切換到旁路工作模式的保護動作。到旁路工作模式的保護動作。儀電組儀電組4 4電池低壓保護電池低壓保護 電池容量的大小直接決定電池容量的大小直接決定UPSUPS在交流停電時能夠保證在交流停電時能夠保證不間斷輸出的時間長短，因此電池適時的發(fā)出電池低壓不間斷輸出的時間長短，因此電池適時的發(fā)出電池低壓告警可以使維護人員能夠了解當(dāng)前電池的剩余容量和后告警可以使維護人員能夠了解當(dāng)前電池的剩余容量和后備保障時間，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。一旦電池電壓達到備保障時間，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。一旦電池電壓達到保護值，為保護電池免于過

18、放電造成的永久損傷，保護值，為保護電池免于過放電造成的永久損傷，UPSUPS就就會關(guān)閉輸出。會關(guān)閉輸出。5 5UPSUPS的其他保護性能的其他保護性能 UPSUPS為了保證自身系統(tǒng)的安全工作，另有許多的故障為了保證自身系統(tǒng)的安全工作，另有許多的故障監(jiān)測點和相應(yīng)的告警信息，如器件高溫告警、風(fēng)扇故障監(jiān)測點和相應(yīng)的告警信息，如器件高溫告警、風(fēng)扇故障告警、熔絲熔斷告警、整流模塊故障告警、逆變模塊故告警、熔絲熔斷告警、整流模塊故障告警、逆變模塊故障告警等。障告警等。儀電組儀電組 逆變器（逆變電路）是開關(guān)電源和UPS的核心裝置。 逆變電路普通的原理結(jié)構(gòu) 1 1單相逆變電路單相逆變電路 2 2正弦波逆變電路

19、正弦波逆變電路儀電組儀電組1 1、單相逆變電路、單相逆變電路 有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型UPSUPS系統(tǒng)。系統(tǒng)。 下面介紹脈寬調(diào)制型全橋逆變器。下面介紹脈寬調(diào)制型全橋逆變器。儀電組儀電組全橋式逆變電路工作原理全橋式逆變電路工作原理 功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，VT1VT1、VT4VT4和和VT2VT2、VT3VT3在分別獲得激勵信號后，進入輪流導(dǎo)通或截在分別獲得激勵信號后，進入輪流導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。從而在變壓器初級和次級分別產(chǎn)生交流電壓止?fàn)顟B(tài)。從而在變壓器初級和次級分別產(chǎn)生交流電壓u1u1和和u

20、2u2。經(jīng)過。經(jīng)過L L、C C濾波電路的作用使負(fù)載取得正弦電壓。濾波電路的作用使負(fù)載取得正弦電壓。 逆變電路輸出電壓中除了基波外還含有一定的諧波成逆變電路輸出電壓中除了基波外還含有一定的諧波成分，若要得到正弦輸出電壓，在次級輸出電路中，必須分，若要得到正弦輸出電壓，在次級輸出電路中，必須設(shè)置濾波器。設(shè)置濾波器。儀電組儀電組UPSUPS交流濾波器的性能交流濾波器的性能 使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含量降到指標(biāo)允許使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含量降到指標(biāo)允許的范圍內(nèi)；的范圍內(nèi)； 在三相條件下使輸出電壓不平衡度符合規(guī)定范圍；在三相條件下使輸出電壓不平衡度符合規(guī)定范圍； 使負(fù)載變化引起的輸出

21、電壓波動小，且滿足動態(tài)指標(biāo)，使負(fù)載變化引起的輸出電壓波動小，且滿足動態(tài)指標(biāo)，同時要重量輕，體積小。同時要重量輕，體積小。儀電組儀電組2 2、正弦波逆變電路、正弦波逆變電路 大多數(shù)情況，我們希望大多數(shù)情況，我們希望UPSUPS輸出輸出50HZ50HZ正弦交流電，所正弦交流電，所以要求其逆變電路為正弦波逆變電路。逆變電路實現(xiàn)輸以要求其逆變電路為正弦波逆變電路。逆變電路實現(xiàn)輸出為正弦的方法很多，主要有以下三種：出為正弦的方法很多，主要有以下三種： 階梯波逆變器階梯波逆變器 多脈沖調(diào)制逆變器多脈沖調(diào)制逆變器 正弦脈寬調(diào)制（正弦脈寬調(diào)制（SPWMSPWM）逆變器）逆變器儀電組儀電組階梯波逆變器階梯波逆變

22、器 由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位的矩形波疊由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位的矩形波疊加的方式得到一個近似正弦波的階梯波，階梯越多，其所含正弦分加的方式得到一個近似正弦波的階梯波，階梯越多，其所含正弦分量就越多。量就越多。 儀電組儀電組多脈沖調(diào)制逆變器多脈沖調(diào)制逆變器 基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效正弦波。具體方基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效正弦波。具體方法是將正弦波沿橫軸分割為若干等分，每一個等分包含的正弦面積法是將正弦波沿橫軸分割為若干等分，每一個等分包含的正弦面積用一個相同面積的矩形波來代替，這些矩形波組成的半個周期波形用一個相同面積的矩形波

23、來代替，這些矩形波組成的半個周期波形便與半個周期正弦波等效。便與半個周期正弦波等效。儀電組儀電組正弦脈寬調(diào)制（正弦脈寬調(diào)制（SPWMSPWM）逆變器）逆變器 這種方法是通過頻率較高的等幅三角波（載波）與可調(diào)幅度的這種方法是通過頻率較高的等幅三角波（載波）與可調(diào)幅度的50Hz50Hz的正弦波組合，產(chǎn)生與正弦波等效的而脈沖寬度不等的矩形波的正弦波組合，產(chǎn)生與正弦波等效的而脈沖寬度不等的矩形波，稱為正弦調(diào)制。，稱為正弦調(diào)制。儀電組儀電組靜態(tài)開關(guān)靜態(tài)開關(guān) 為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點拉為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點拉弧打火等現(xiàn)象，在大功率弧打火等現(xiàn)象，在大功率UPS供

24、電系統(tǒng)及切換過程中，供電系統(tǒng)及切換過程中，采用靜態(tài)開關(guān)作為切換元件。采用靜態(tài)開關(guān)作為切換元件。 UPS供電系統(tǒng)中常用的兩種連接方式，即轉(zhuǎn)換型和并機供電系統(tǒng)中常用的兩種連接方式，即轉(zhuǎn)換型和并機型。目前單機型的型。目前單機型的UPS靜態(tài)開關(guān)一般采用轉(zhuǎn)換型，而可靜態(tài)開關(guān)一般采用轉(zhuǎn)換型，而可并機并機UPS的靜態(tài)開關(guān)有的采用并機型。的靜態(tài)開關(guān)有的采用并機型。儀電組儀電組轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān)轉(zhuǎn)換型靜態(tài)開關(guān) 在圖在圖(a)(a)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路用靜態(tài)開關(guān)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路用靜態(tài)開關(guān)作為切換器件。在由交流旁路供電切換為逆變器供電時，先吸合繼作為切換器件。在由交流旁路供電切換

25、為逆變器供電時，先吸合繼電器然后封鎖晶閘管的觸發(fā)信號，此時由交流旁路和逆變器并聯(lián)向電器然后封鎖晶閘管的觸發(fā)信號，此時由交流旁路和逆變器并聯(lián)向負(fù)載供電，當(dāng)晶閘管支路電流為負(fù)載供電，當(dāng)晶閘管支路電流為0 0時，晶閘管關(guān)斷而斷開市電供電電時，晶閘管關(guān)斷而斷開市電供電電路；當(dāng)由逆變器供電切換為交流旁路供電時，在發(fā)出繼電器關(guān)斷信路；當(dāng)由逆變器供電切換為交流旁路供電時，在發(fā)出繼電器關(guān)斷信號的同時，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，由于晶閘管導(dǎo)通時間為號的同時，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，由于晶閘管導(dǎo)通時間為ss級，而繼電級，而繼電器釋放時間較長，因此也存在同時供電的情況。器釋放時間較長，因此也存在同時供電的情況。儀電組儀電組并聯(lián)型靜態(tài)

26、開關(guān)并聯(lián)型靜態(tài)開關(guān) 在圖在圖(b)(b)中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為切換開關(guān)。中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為切換開關(guān)。當(dāng)執(zhí)行切換時，封鎖脈沖并檢測流過靜態(tài)開關(guān)的電流，當(dāng)電流為零當(dāng)執(zhí)行切換時，封鎖脈沖并檢測流過靜態(tài)開關(guān)的電流，當(dāng)電流為零時觸發(fā)另一靜態(tài)開關(guān)的晶閘管，實行二者的轉(zhuǎn)換。在采用并聯(lián)供電時觸發(fā)另一靜態(tài)開關(guān)的晶閘管，實行二者的轉(zhuǎn)換。在采用并聯(lián)供電的系統(tǒng)中，當(dāng)電壓處于正半周或負(fù)半周時，同時觸發(fā)處于正向陽極的系統(tǒng)中，當(dāng)電壓處于正半周或負(fù)半周時，同時觸發(fā)處于正向陽極電壓的兩個晶閘管使之導(dǎo)通，由于晶閘管電流為零時關(guān)斷使反向并電壓的兩個晶閘管使之導(dǎo)通，由于晶閘管電流為零時關(guān)斷使反向并

27、聯(lián)的兩只晶閘管切換導(dǎo)通，使之并聯(lián)負(fù)載供電。聯(lián)的兩只晶閘管切換導(dǎo)通，使之并聯(lián)負(fù)載供電。儀電組儀電組保證同步切換的方法保證同步切換的方法 直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切換時的一個控直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切換時的一個控制信號。制信號。 檢測兩電源的電壓差，以此間接反映出相位差，產(chǎn)生切檢測兩電源的電壓差，以此間接反映出相位差，產(chǎn)生切換控制信號。換控制信號。 為防止切換時感性負(fù)載中出現(xiàn)浪涌而損壞元件，可通過為防止切換時感性負(fù)載中出現(xiàn)浪涌而損壞元件，可通過檢測主用電源在穩(wěn)態(tài)電流過零時接通旁路電源，以實現(xiàn)檢測主用電源在穩(wěn)態(tài)電流過零時接通旁路電源，以實現(xiàn)安全切換。安全切換。儀電組儀電組鎖相電

28、路鎖相電路 鎖相電路由三個基本部件：鎖相電路由三個基本部件：鑒相器、低通濾波器鑒相器、低通濾波器和和壓控振壓控振蕩器蕩器組成。用于檢測兩個交流電源的相位差并將它變成一個電組成。用于檢測兩個交流電源的相位差并將它變成一個電壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與交流電源的同步運行。交流電源的同步運行。 儀電組儀電組第二部分：第二部分：UPSUPS實際應(yīng)用實際應(yīng)用儀電組儀電組UPSUPS分類分類p按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三出和三進三出UPSUPS。 p按功率等級分：微型（按功率

29、等級分：微型（3KVA3KVA）、小型（）、小型（3KVA10KVA3KVA10KVA）、中型（）、中型（10KVA100KVA10KVA100KVA）和）和大型（大型（100KVA100KVA）。）。 p按電路結(jié)構(gòu)形式分：有后備式、在線互動按電路結(jié)構(gòu)形式分：有后備式、在線互動式、三端口式（單變換式）、在線式等。式、三端口式（單變換式）、在線式等。p按輸出波形的不同分：可分為方波和正弦按輸出波形的不同分：可分為方波和正弦波二種。波二種。儀電組儀電組工業(yè)級工業(yè)級UPSUPS與普通級與普通級UPSUPS儀電組儀電組UPSUPS分類分類 現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)在的工業(yè)UPSUPS電源，可向用戶提供如電源，可向

30、用戶提供如下幾種類型的下幾種類型的UPSUPS電源品種電源品種 ： 1 1、后備式、后備式UPS UPS 2 2、在線互動式、在線互動式UPS UPS 3 3、三端式、三端式UPS UPS 4 4、雙變換在線式、雙變換在線式UPS UPS 儀電組儀電組1.1.后備式后備式UPSUPS 儀電組儀電組特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部分時間，結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部分時間，負(fù)載得到的是稍加穩(wěn)壓處理過的負(fù)載得到的是稍加穩(wěn)壓處理過的“低質(zhì)量低質(zhì)量”正弦波電源。正弦波電源。2.2.在線互動式在線互動式UPSUPS 儀電組儀電組特點：市電供電正常時，負(fù)載得到的是一路穩(wěn)壓精度很差特

31、點：市電供電正常時，負(fù)載得到的是一路穩(wěn)壓精度很差的市電電源；市電不正常時，逆變器的市電電源；市電不正常時，逆變器/ /充電器模塊將從原充電器模塊將從原來的充電工作方式轉(zhuǎn)入逆變工作方式。這時由蓄電池提供來的充電工作方式轉(zhuǎn)入逆變工作方式。這時由蓄電池提供直流能量，經(jīng)逆變、正弦波脈寬調(diào)制向負(fù)載送出穩(wěn)定的正直流能量，經(jīng)逆變、正弦波脈寬調(diào)制向負(fù)載送出穩(wěn)定的正弦波交變電源。弦波交變電源。3.3.三端式三端式UPSUPS 儀電組儀電組特點：特點：為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，并接電容可與每一個磁路組成并接電容可與每一個磁路組成LC

32、LC諧振回路，當(dāng)達到諧振點時，構(gòu)成飽諧振回路，當(dāng)達到諧振點時，構(gòu)成飽和電感，使次級工作于飽和區(qū)，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電和電感，使次級工作于飽和區(qū)，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電壓恒定不變，實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。壓恒定不變，實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。4.4.雙變換在線式雙變換在線式UPSUPS 儀電組儀電組特點：特點：克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響，市電中斷時，負(fù)克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響，市電中斷時，負(fù)載不會發(fā)生電源瞬時中斷。載不會發(fā)生電源瞬時中斷。 聚酯廠UPS品牌目前主要有三個： 艾默生艾默生 梅蘭日蘭梅蘭日蘭 塞里克魯塞里克魯(SALICRU,S.A.) 根據(jù)多年來的使用經(jīng)驗，我們發(fā)

33、現(xiàn)使用同一根據(jù)多年來的使用經(jīng)驗，我們發(fā)現(xiàn)使用同一品牌的品牌的UPSUPS設(shè)備和采用相同品牌型號的電池更便于設(shè)備和采用相同品牌型號的電池更便于維修和保養(yǎng)。維修和保養(yǎng)。 儀電組儀電組儀電組儀電組儀電組儀電組儀電組儀電組UPSUPS電源供電系統(tǒng)的配置形式電源供電系統(tǒng)的配置形式n 并機包含兩層含義并機包含兩層含義 冗余：增加可靠性。冗余：增加可靠性。 并聯(lián)：增容。并聯(lián)：增容。n 根據(jù)冗余式配置方案有根據(jù)冗余式配置方案有 主機主機從機型從機型“熱備份熱備份”UPSUPS供電方式；供電方式； 直接并機冗余直接并機冗余UPSUPS供電方式；供電方式； 雙總線冗余供電方式。雙總線冗余供電方式。 儀電組儀電組主

34、機主機從機型從機型“熱備份熱備份”UPSUPS供電方式供電方式 這是緣于這是緣于UPS電源的鎖相同步控制技術(shù)還未完善到足電源的鎖相同步控制技術(shù)還未完善到足以保證多臺以保證多臺UPS的逆變器電源總是處于同相、同頻的跟蹤的逆變器電源總是處于同相、同頻的跟蹤技術(shù)下常采用的方案。圖（技術(shù)下常采用的方案。圖（a）中，）中，UPS-2中的逆變器電中的逆變器電源源2一直處于空載狀態(tài)，只有當(dāng)一直處于空載狀態(tài)，只有當(dāng)UPS-1故障時，故障時，UPS-2才才承擔(dān)供電業(yè)務(wù)。承擔(dān)供電業(yè)務(wù)。 此方式的缺陷在于此方式的缺陷在于UPS-2長期處于空載狀態(tài)，其電池長期處于空載狀態(tài)，其電池壽命會縮短、容量會下降，且壽命會縮短、

35、容量會下降，且UPS-2得具有階躍性負(fù)載承得具有階躍性負(fù)載承載能力，無擴容能力。為提高性價比，可采用圖（載能力，無擴容能力。為提高性價比，可采用圖（b）形）形式。式。UPS-1、UPS-2作主機使用，而作主機使用，而UPS-3作為二者的從作為二者的從機機 。儀電組儀電組圖（圖（a a）儀電組儀電組圖（圖（b b）儀電組儀電組直接并機冗余供電方式直接并機冗余供電方式 為克服主機為克服主機從機型熱備份供電系統(tǒng)的弱點，隨著從機型熱備份供電系統(tǒng)的弱點，隨著UPS控制技術(shù)的進步，具有相同額定輸出功率的控制技術(shù)的進步，具有相同額定輸出功率的UPS可直可直接并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng)。為保證高質(zhì)量的并機系統(tǒng)，接

36、并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng)。為保證高質(zhì)量的并機系統(tǒng)，各電源間必須保持同頻、同相、且各機均流。各電源間必須保持同頻、同相、且各機均流。儀電組儀電組直接并機方案的類型直接并機方案的類型（1 1）簡單的直接并機方案）簡單的直接并機方案 各臺各臺UPSUPS只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)節(jié)，因此易發(fā)生故障。節(jié)，因此易發(fā)生故障。（2 2）主動式直接并機方案）主動式直接并機方案 各臺各臺UPSUPS只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)整。有整。有“1+1”1+1”型直接并機方案

37、和型直接并機方案和“導(dǎo)航型導(dǎo)航型”UPSUPS直接并機方案直接并機方案 。（3 3）“熱同步熱同步”并機技術(shù)并機技術(shù) 當(dāng)兩臺當(dāng)兩臺UPSUPS在執(zhí)行并機操作時，無需捕捉相互的實時參數(shù)，而達到在執(zhí)行并機操作時，無需捕捉相互的實時參數(shù)，而達到互鎖及均流的目的?；ユi及均流的目的。 （4 4）采用）采用“并機柜并機柜”的并機方案的并機方案 用一個專門的用一個專門的“并機柜并機柜”來代替原分散交流旁路供電通道，解決來代替原分散交流旁路供電通道，解決了各個分散的交流旁路上的了各個分散的交流旁路上的“靜態(tài)開關(guān)靜態(tài)開關(guān)”的不均流帶載問題。的不均流帶載問題。儀電組儀電組n+1n+1型并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)應(yīng)有的控制功

38、能型并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)應(yīng)有的控制功能（1 1）鎖相同步調(diào)節(jié)功能）鎖相同步調(diào)節(jié)功能 使相位差盡可能趨于零，以防止并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)環(huán)流。使相位差盡可能趨于零，以防止并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)環(huán)流。（2 2）均流調(diào)節(jié)）均流調(diào)節(jié) 保持多臺保持多臺UPSUPS電流輸出的均衡度。電流輸出的均衡度。 （3 3）選擇性脫機跳閘功能）選擇性脫機跳閘功能 應(yīng)正確判斷出那臺應(yīng)正確判斷出那臺UPSUPS單機出現(xiàn)故障，并進行自動操作。單機出現(xiàn)故障，并進行自動操作。（4 4）非冗余工作狀況報警）非冗余工作狀況報警 若系統(tǒng)處于非冗余狀況，應(yīng)發(fā)出告警，及時排除故障，恢復(fù)冗余供若系統(tǒng)處于非冗余狀況，應(yīng)發(fā)出告警，及時排除故障，恢復(fù)冗余供電狀態(tài)。電狀

39、態(tài)。（5 5）環(huán)流監(jiān)控）環(huán)流監(jiān)控儀電組儀電組“1+1”“1+1”型直接并機方案型直接并機方案帶外部維修開關(guān)的1+N并機系統(tǒng) 兩個單機或兩個單機或1+N1+N并并機系統(tǒng)可組成雙母線機系統(tǒng)可組成雙母線系統(tǒng)，以達到提高系系統(tǒng)，以達到提高系統(tǒng)容量或可靠性的目統(tǒng)容量或可靠性的目的。各單機或系統(tǒng)帶的。各單機或系統(tǒng)帶獨立輸出，并且通過獨立輸出，并且通過LBSLBS實現(xiàn)輸出同步，實現(xiàn)輸出同步，以達到重要負(fù)載在兩以達到重要負(fù)載在兩個系統(tǒng)中無縫切換的個系統(tǒng)中無縫切換的目的。目的。儀電組儀電組儀電組儀電組“熱同步熱同步”并機技術(shù)并機技術(shù)儀電組儀電組雙總線冗余供電方式雙總線冗余供電方式 由于在由于在UPSUPS供電系

40、統(tǒng)中，輸出端與負(fù)載間配有配電柜供電系統(tǒng)中，輸出端與負(fù)載間配有配電柜、斷路器等，若碰到檢修或產(chǎn)生故障等，以上的幾種配置、斷路器等，若碰到檢修或產(chǎn)生故障等，以上的幾種配置形式將引起負(fù)載停電，也即系統(tǒng)的故障率雖然降低了，但形式將引起負(fù)載停電，也即系統(tǒng)的故障率雖然降低了，但可維護性問題并沒有徹底解決。采用雙總線冗余配置方案可維護性問題并沒有徹底解決。采用雙總線冗余配置方案，可很好解決這個問題。配有兩套靜態(tài)開關(guān)，可很好解決這個問題。配有兩套靜態(tài)開關(guān)STS1STS1、STS2STS2，構(gòu)成一套能自動執(zhí)行安全可靠的具有零切換時間的系統(tǒng)。構(gòu)成一套能自動執(zhí)行安全可靠的具有零切換時間的系統(tǒng)。儀電組儀電組雙總線冗余

41、供電方式雙總線冗余供電方式UPS UPS 通訊和監(jiān)控通訊和監(jiān)控顯示及控制顯示及控制通訊功能：串口通訊功能：串口RS232/RS485RS232/RS485；網(wǎng)卡；干結(jié)；網(wǎng)卡；干結(jié)點；點； modbusmodbus卡卡監(jiān)控：監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能監(jiān)控：監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能儀電組儀電組第三部分：第三部分：UPSUPS日常維護日常維護儀電組儀電組儀電組儀電組UPSUPS操作操作 在線式在線式UPSUPS是工業(yè)用較多見的，可處于下列三種運行是工業(yè)用較多見的，可處于下列三種運行方式之一：方式之一： 1 1、正常運行、正常運行-所有相關(guān)電源開關(guān)閉合，所有相關(guān)電源開關(guān)閉合，UPSUPS帶載。帶載。 2 2

42、、維護旁路、維護旁路-UPS-UPS關(guān)斷，負(fù)載通過維護旁路開關(guān)，連接到關(guān)斷，負(fù)載通過維護旁路開關(guān)，連接到旁路電源。旁路電源。 3 3、關(guān)斷、關(guān)斷-所有電源開關(guān)斷開，負(fù)載斷電。所有電源開關(guān)斷開，負(fù)載斷電。 這里介紹在上述三種運行方式之間互相切換，復(fù)位及這里介紹在上述三種運行方式之間互相切換，復(fù)位及關(guān)斷逆變器的操作。關(guān)斷逆變器的操作。儀電組儀電組整流器整流器逆變器逆變器蓄電池蓄電池靜態(tài)靜態(tài)開關(guān)開關(guān)220V 50Hz至用電設(shè)備至用電設(shè)備工作電源工作電源 備備 用用工作電源工作電源Q1Q2Q3Q4QF1靜態(tài)旁路靜態(tài)旁路檢修旁路檢修旁路380V 50Hz至直流用電設(shè)備至直流用電設(shè)備儀電組儀電組送電程序如下： 合靜態(tài)旁路開關(guān)合靜態(tài)旁路開關(guān)Q2Q2 合整流器輸入開關(guān)合整流器輸入開關(guān)Q1Q1 合合UPSUPS輸出電源開關(guān)輸出電源開關(guān)Q4Q4 手動合電池開關(guān)手動合電池開關(guān)儀電組儀電組UPS從正常運行到維護旁路的步驟 負(fù)載從負(fù)載從UPSUP