移動開關(guān)電源

通信用高頻開關(guān)電源主講:沈雪紅通信局站電源的框圖主要內(nèi)容高頻開關(guān)整流器結(jié)構(gòu)及主電路的工作原理高頻開關(guān)整流器的主要技術(shù)開關(guān)整流器的控制和驅(qū)動電路功率因數(shù)校正原理高頻開關(guān)整流器濾波電路和電磁兼容性監(jiān)控單元參數(shù)設(shè)置原理開關(guān)電源的選型故障處理與維護(hù)一、通信整流技術(shù)的發(fā)展概述高頻開關(guān)電源系統(tǒng)由交流配電單元、整流模塊、直流配電單元和監(jiān)控模塊組成開關(guān)電源系統(tǒng)。交流配電直流配電整流模塊整流模塊整流模塊電池負(fù)載交流輸入監(jiān)控模塊48VDC220/380V………開關(guān)電源系統(tǒng)示意圖

1、高頻開關(guān)整流器方框圖(P231)T1、T2--晶閘管D1、D2--晶體管T1T2D1D2RLuLu2AB高頻變換減小變壓器體積原理

U=4BSfN式中：U是變壓器電壓，單位為VB是磁通，單位為GsS是變壓器鐵芯截面積，單位為㎝2f是變壓器工作頻率，單位為HzN是變壓器繞組匝數(shù)從公式可以看出，在變壓器電壓和磁通（與電流有關(guān)）一定的情況下，即變壓器功率一定的情況下，工作頻率越高，變壓器的鐵芯截面積可以做得越小，繞組匝數(shù)也可以越少。2、高頻開關(guān)整流器的特點

（1）重量輕、體積小。適合于分散供電方式。（2）節(jié)能高效。一般效率在90％左右。（3）功率因數(shù)高。（4）穩(wěn)壓精度高、可聞噪音低。（5）維護(hù)簡單、擴容方便。（6）智能化程度較高。

3、高頻開關(guān)整流器分類依據(jù)輸入交流電源類型,高頻開關(guān)整流器有單相和三相之分。根據(jù)DC／AC逆變電路工作原理的不同，高頻開關(guān)整流器可分為PWM型和諧振型兩類。二、高頻開關(guān)整流器主要技術(shù)1、時間比例控制穩(wěn)壓原理2、功率轉(zhuǎn)換電路1、時間比例控制穩(wěn)壓原理改變開關(guān)接通時間ton和工作周期T的比例，亦即改變脈沖的占空比，來調(diào)整輸出電壓的方法，稱為“時間比例控制”,縮寫為TRC開關(guān)型穩(wěn)壓電源示意圖TRC控制方式(P245)

TRC有三種實現(xiàn)方式，即脈沖寬度調(diào)制方式PWM，脈沖頻率調(diào)制方式PFM和混合調(diào)制方式。（1）脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，縮寫PWM），PWM方式指開關(guān)工作周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。（2）脈沖頻率調(diào)制（PulseFrequencyModulation，縮寫PFM），PFM是指導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率（即工作周期）來改變占空比的方式。（3）混合調(diào)制，是指導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。2、功率轉(zhuǎn)換電路根據(jù)DC／AC逆變電路工作原理的不同，高頻開關(guān)整流器可分為PWM型和諧振型兩類。功率轉(zhuǎn)換電路：高壓直流→高壓高頻交流→高頻降壓變壓器→低壓高頻交流→低壓直流（1）PWM型功率轉(zhuǎn)換電路PWM型功率轉(zhuǎn)換電路控制簡單，有推挽、全橋、半橋以及單端反激，單端正激等形式,以下分別介紹前三種電路。推挽式功率轉(zhuǎn)換電路當(dāng)BG1導(dǎo)通時，變壓器初級電流途徑為：E（＋）→N1→BG1→E（－），變壓器次級導(dǎo)電回路為：N4（5）→D2→RL→N4（3）。當(dāng)BG2導(dǎo)通時，變壓器初級導(dǎo)電回路為：E（＋）→N1→BG2→E（－），變壓器次級導(dǎo)電回路為：N2（4）→D1→RL→N2（3）。該電路的優(yōu)點是元件少，兩組基極驅(qū)動電路間無需隔離。缺點是晶體管所承受的電壓高；高頻變壓器的繞組利用率低全橋式功率轉(zhuǎn)換電路晶體管BG1、BG3導(dǎo)通時，變壓器次級導(dǎo)電回路為：N2（2）→D2→RL→N2。晶體管BG2、BG4導(dǎo)通時，變壓器次級導(dǎo)電回路為：N2（1）→D1→RL→N2。該電路的優(yōu)點是高壓開關(guān)管所承受的電壓低，缺點是元件多，驅(qū)動電路復(fù)雜半橋式功率轉(zhuǎn)換電路當(dāng)BG1導(dǎo)通時，變壓器初級電流途徑為：

E（＋）→BG1→N1→C02

→

E（－）變壓器次級導(dǎo)電回路為：N2→D1→RL→N2。當(dāng)BG2導(dǎo)通時，變壓器初級電流途徑為：

E（＋）→C01→

N1→

BG3→

E（－）變壓器次級導(dǎo)電回路為：N2→D2→RL→N2。半橋式功率轉(zhuǎn)換電路優(yōu)點：①晶體管的數(shù)量只有全橋式電路的一半；②具有抗不平衡能力。PWM型功率轉(zhuǎn)換電路優(yōu)點：控制簡單缺點：開關(guān)損耗大（采用硬開關(guān)技術(shù)）硬開關(guān)：開關(guān)的開通和關(guān)斷過程伴隨著電壓和電流的劇烈變化,開關(guān)過程中電壓和電流均不為零，出現(xiàn)了重疊。電壓、電流變化很快，波形出現(xiàn)明顯得過沖，產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。t0a）硬開關(guān)的開通過程b）硬開關(guān)的關(guān)斷過程uiP0uituuiiP00軟開關(guān)（諧振開關(guān)）：在電路中增加了小電感、電容等諧振元件，在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)條件得以改善。降低開關(guān)損耗和開關(guān)噪聲。uiP0uitt0uiP0uitt0a）軟開關(guān)的開通過程b）軟開關(guān)的關(guān)斷過程（2）諧振型功率轉(zhuǎn)換電路利用諧振現(xiàn)象，通過適當(dāng)?shù)馗淖冮_關(guān)管的電壓、電流波形關(guān)系來達(dá)到減小開關(guān)損耗的目的。諧振型功率轉(zhuǎn)換電路有串聯(lián)、并聯(lián)和準(zhǔn)諧振幾種。準(zhǔn)諧振功率轉(zhuǎn)換電路又分為兩種，一種是零電流諧振開關(guān)式(ZCS-QRC)，保證開關(guān)管在零電流條件下斷開，從而大大地減小了開關(guān)管的關(guān)斷損耗，同時也能大大地減小斷開電感性負(fù)載時可能出現(xiàn)的電壓尖峰，一種是零電壓諧振開關(guān)式(ZVS-QRC)，保證開關(guān)管在零電壓條件下開通，從而大大地減小了開關(guān)器件的開通損耗。零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振電路保證開關(guān)管在零電流條件下斷開，從而大大地減小了開關(guān)管的關(guān)斷損耗（p關(guān)斷=u*0），同時也能大大地減小斷開電感性負(fù)載時可能出現(xiàn)的電壓尖峰在零電流開關(guān)中，開關(guān)的導(dǎo)通時間（即輸出電流的脈沖寬度）tON由諧振電路的參數(shù)決定。為了調(diào)整輸出電壓，必須改變開關(guān)的關(guān)斷時間toFF。零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路保證開關(guān)管在零電壓條件下開通，從而大大地減小了開關(guān)器件的開通損耗（p開通=0*i）。在零電壓開關(guān)時，開關(guān)的斷開時間（即電壓脈沖的寬度）tOFF，由諧振電路的參數(shù)決定。為了調(diào)整輸出電壓，必須改變開在的導(dǎo)通時間tON。三、開關(guān)整流器的控制和驅(qū)動電路

1、控制電路2、驅(qū)動電路1、控制電路控制電路是向驅(qū)動電路提供一對前沿陡峭，相位差180度，對稱和寬度可變的矩形脈沖列控制電路是為主電路功率開關(guān)管提供激勵信號的電路?？刂齐娐肥菍z測的輸出直流電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大，去調(diào)制振蕩器輸出脈沖的寬度，從而控制功率轉(zhuǎn)換電路以保持輸出穩(wěn)定。對控制電路的基本要求（1）輸出脈沖要有足夠的功率增益，適合各種功率轉(zhuǎn)換電路的需求。（2）對輸出電壓值應(yīng)有一定的調(diào)整范圍，實現(xiàn)自動調(diào)整。（3）有良好的驅(qū)動性能，按不同逆變方式提供可靠驅(qū)動信號，以滿足各種功率轉(zhuǎn)換電路的需求。要求驅(qū)動脈沖前沿陡直，且有良好的正反驅(qū)動性能，保證功率開關(guān)管開關(guān)速度，并避免共同導(dǎo)通等不良后果。（4）有良好的告警與保護(hù)性能。尤其是當(dāng)負(fù)載發(fā)生過流、短路時，應(yīng)具有限制或切斷輸出的保護(hù)措施。（5）實現(xiàn)輸入、輸出電壓有良好的啟動性能。避免開機啟動沖擊。（6）輸出與輸入之間有隔離性能。（7）具有可靠的并聯(lián)運行供電均流性能。控制電路的實現(xiàn)形式1、基準(zhǔn)源給大部分電路供電，同時兼作誤差放大器的基準(zhǔn)電壓輸入2、誤差放大器將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較放大，送至調(diào)制電路輸入端3、脈寬調(diào)制電路（時間比例控制TRC電路）將誤差放大器的信電壓信號轉(zhuǎn)換成脈沖寬度信號4、振蕩器（時鐘振蕩器）產(chǎn)生恒定的頻率脈沖作為時間比較的基準(zhǔn)5、分頻器將振蕩器的輸入分頻后輸出，控制門電路輸出脈沖信號5、軟啟動電路6、保護(hù)電路控制電路的應(yīng)用目前通常將控制電路和功率放大驅(qū)動電路制成一體化芯片，供驅(qū)動功率開關(guān)器件使用，頻率可達(dá)幾百kHz，可直接驅(qū)動幾十瓦功率的變換器?？刂齐娐氛哳l化、智能化、小型化的方向發(fā)展。2、驅(qū)動電路驅(qū)動電路的作用是將控制電路的驅(qū)動脈沖放大到足以激勵高壓開關(guān)管。驅(qū)動電路可分為電流型驅(qū)動電路和電壓型驅(qū)動電路兩大類。目前廣泛應(yīng)用的電壓型驅(qū)動電路（用來驅(qū)動MOSFET、IGBT管）。電壓型驅(qū)動電路又分為隔離型驅(qū)動電路和不隔離型驅(qū)動電路。一般采用具有隔離作用的驅(qū)動電路。在同一電路中，如有幾個不共地的開關(guān)器件，則它們的驅(qū)動電路必須相互隔離，隔離的方法有兩種：磁隔離和光隔離。直接式磁隔離電壓型驅(qū)動電路它由一個開關(guān)管推動高頻脈沖變壓器初級,而初級產(chǎn)生的電壓脈沖直接去驅(qū)動電壓型場控器件。當(dāng)控制信號為高電平時，BG1導(dǎo)通，Vcc電壓加到脈沖變壓器初級，次級獲得一感應(yīng)電壓，通過R9給場控器件門極充電，使之導(dǎo)通。當(dāng)控制信號為低電平時，變壓器初級電壓下降，這時場控器件門極存儲的電荷通過R9和變壓器次級釋放，從而被關(guān)斷。Z2、Z3和R2是用來保護(hù)場控器件的門極不致?lián)p壞。間接式磁隔離驅(qū)動電路該圖前一半和上面所講的工作過程一樣，R2、R5、BG2、R4、BG3構(gòu)成一個功放電路，是將變壓器次級從初級獲得的微弱信號放大到足以驅(qū)動場控器件。光隔離電壓型驅(qū)動電路這種光電路是采用光耦來實現(xiàn)?？刂菩盘柡万?qū)動信號之間是電隔離的，因為光耦所能傳輸能量很弱，所以光耦的輸出不能去推動開關(guān)器件，故而該電路沒有直接驅(qū)動型。圖中，當(dāng)控制信號為高電平時，BG1導(dǎo)通，光耦的原邊流過電流，從而使副邊飽和導(dǎo)通，R5上電壓為Vcc2，經(jīng)R4、BG2、R9、R6、BG3構(gòu)成的功率放大電路，去驅(qū)動場控器件（功率MOSFET）。當(dāng)控制信號為低電平時，BG1關(guān)斷，光耦原邊沒有電流，副邊隨之關(guān)斷，而使功率MOSFET的門極存儲電荷由BG3釋放而關(guān)斷。四、功率因數(shù)校正電路1、定義：功率因數(shù)PF（PowerFactor）是指交流輸入有功功率P與視在功率S的比值。IR：電網(wǎng)電流有效值

I1：基波電流有效值

UL：電網(wǎng)電壓有效值

cosΦ：基波電流與基波電壓的位移因數(shù)2、無功率因數(shù)校正的開關(guān)電源存在的問題（1）諧波嚴(yán)重污染公共電網(wǎng)，干擾其他用電設(shè)備。（2）在輸出功率一定的條件下，輸入電流有效值較大，增大了傳輸線衰耗。（3）增加了前級設(shè)備的功率容量，如UPS，發(fā)電機組、電源線、路斷器規(guī)格等，增加了基建投資。（4）當(dāng)采用三相四線制供電時，三及三的倍數(shù)的諧波在中線中同相位，合成后中線電流大，有可能超過中線配制的線徑，會造成中線嚴(yán)重過載，而且按安全規(guī)定，中線無保護(hù)裝置，這將造成中線過熱，引起火災(zāi)。提高功率因數(shù)的方法當(dāng)線性電路且為純電阻性負(fù)載時，PF=1在感性線性負(fù)載電路，無諧波電流，采用移相電容器來補償無功功率，便可提高cosφ,PF＝cosΦ在非線性電路中(如開關(guān)型整流器),通過功率因數(shù)校正電路將畸變電流波形校正為正弦波，同時迫使它跟蹤輸入正弦電壓相位的變化。3、功率因數(shù)校正的基本方法基本方法有兩種：無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。（1）無源功率因數(shù)校正法：在開關(guān)整流器的輸入端加入電感量很大的低頻電感。（2）有源功率因數(shù)校正法：減小輸入電流諧波，而且使輸入電流與輸入電網(wǎng)電壓幾乎同相為正弦波，從而大大提高功率因數(shù)PF。目前大功率場合應(yīng)用較廣泛的PFC電路有：恒頻峰值電流控制技術(shù)和平均電流控制技術(shù)等。恒頻峰值電流控制技術(shù)PFC平均電流控制技術(shù)PFC

五、高頻開關(guān)整流器濾波電路和電磁兼容性

高頻開關(guān)整流器處于市電電網(wǎng)和通信設(shè)備之間，它與市電電網(wǎng)和通信設(shè)備都有著雙向的電磁干擾。為了抑制噪聲影響自身和外界，高頻開關(guān)整流器內(nèi)部電路一般采用濾波、屏蔽、接地、合理布局、選擇電磁兼容性能更好的元件和電路并，在安裝開關(guān)電源時，注意輸入線路和輸出線路的隔離、輸出線絞合或平行配線、機架地線合信號地線分開、配置必要的輸入浪涌抑制等等。1、高頻開關(guān)整流器濾波電路高頻開關(guān)整流器中主要的濾波電路的大致位置如圖所示，分別為輸入濾波、工頻濾波和輸出濾波。輸入濾波電路舉例共模扼流線圈原理圖工頻濾波和輸出濾波工頻濾波將工頻整流后的脈動（以低次分量居多）消除，同時還能抑制一些高頻干擾。其電路形式與輸入濾波相類似，只是濾波元件的取值和體積較大。輸出濾波由于工作在低壓大電流場合，其濾波元件體積較大，當(dāng)然如果工作在高頻區(qū)，體積又可減小很多。2、高頻開關(guān)整流器的電磁兼容性所謂電磁兼容是指各種設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能正常工作的共存狀態(tài)。其英文縮寫為EMC（ElectromagneticCompatibility）。EMC的內(nèi)容很多，簡單的分為騷擾（disturbance）和抗擾（immunity）。

騷擾：電子設(shè)備自身產(chǎn)生的噪聲等干擾對外界的影響。根據(jù)噪聲向外界傳播的途徑騷擾又可分為通過導(dǎo)線向外界產(chǎn)生的傳導(dǎo)(conducted)騷擾和通過空間發(fā)射向外界產(chǎn)生的輻射(radiated)騷擾。

抗擾：能夠承受一定外界的干擾而不至于發(fā)生設(shè)備自身性能下降或故障的能力。六、監(jiān)控模塊

監(jiān)控各個模塊的工作情況，協(xié)調(diào)各模塊正常工作的作用。監(jiān)控模塊分為交流配電單元監(jiān)控單元、整流模塊監(jiān)控單元、蓄電池組監(jiān)控單元、直流配電單元監(jiān)控單元、自診斷單元和通信單元六個功能單元。監(jiān)控模塊整流模塊1整流模塊21傳數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊整流模塊1整流模塊21傳回的數(shù)據(jù)告警參數(shù)的設(shè)定直流高壓告警電壓設(shè)定直流過壓停機電壓設(shè)定直流低壓告警電壓設(shè)定交流高壓告警電壓設(shè)定交流低壓告警電壓設(shè)定蓄電池組溫度過高告警設(shè)定整流模塊功能的設(shè)定均充功能設(shè)定限流模式設(shè)定市電中斷均充參數(shù)設(shè)定設(shè)定充電狀態(tài)浮充、均充電壓設(shè)定電池功能的設(shè)定電池容量設(shè)定溫度補償功能設(shè)定電池測試功能設(shè)定低壓脫離參數(shù)設(shè)定整流模塊輸出限流值設(shè)定：比如設(shè)為110％整流模塊輸出額定電流。表示當(dāng)整流模塊輸出電流到達(dá)該值后，將不再增加電流（進(jìn)入穩(wěn)流狀態(tài)），起到保護(hù)整流模塊的作用。蓄電池組充電限流值設(shè)定：比如設(shè)為額定容量10(A)，表示當(dāng)對電池的充電電流到達(dá)該值后，電流將不再上升，起到保護(hù)蓄電池組的作用。限流模式設(shè)定市電中斷均充參數(shù)設(shè)定（復(fù)電轉(zhuǎn)均充）當(dāng)發(fā)生交流輸入中斷后，由蓄電池組向負(fù)載供電，監(jiān)控單元同時開始累計蓄電池放電容量，以決定交流復(fù)電后是否向蓄電池實行較高電壓的均充（快速補充電池能量）。如果累計蓄電池放電容量大于設(shè)定值，則在交流復(fù)電后轉(zhuǎn)入均充。均充結(jié)束條件

1、均充充電電流小于事先設(shè)定值；2、均充時間達(dá)到事先設(shè)定值；3、蓄電池組表面溫度過高。只要滿足條件之一，結(jié)束均充返回浮狀態(tài)。充電完成否是均衡充電否是充電電流≦10%10小時放電率繼續(xù)均充1小時否累計最大不超過24小時是是充放電容量計算復(fù)電放電＞20%容量否是供電機開機市電中斷1~24小時周期記時否浮充充電周期均充1~12月要不要否溫度補償功能設(shè)定設(shè)定溫度補償功能：開啟/關(guān)閉。如果溫度補償功能設(shè)為開啟，則應(yīng)進(jìn)一步設(shè)定溫度補償參數(shù)。在同一浮充電壓下，浮充電流隨溫度升高而增大。通常浮充電壓是指環(huán)境25℃而言，所以當(dāng)環(huán)境溫度變化時，為使浮充電流保持不變，需按溫度系數(shù)進(jìn)行補償，即調(diào)整浮充電壓。若進(jìn)行溫度換算可得出：環(huán)境溫度自25℃升或降1℃，每個電池端壓隨之減或增3～4mV方可保持浮充電流不變。不同廠家電池的溫度補償系數(shù)不一樣。低壓脫離參數(shù)設(shè)定設(shè)定低壓脫離參數(shù)：低壓脫離動作電壓、低壓脫離復(fù)位電壓。比如分別設(shè)為44V、47V，表示當(dāng)系統(tǒng)電壓下降到44V時，蓄電池組自動與系統(tǒng)脫離，當(dāng)系統(tǒng)電壓回升到47V時，蓄電池組自動與系統(tǒng)連接（即低壓脫離復(fù)位）。之所以復(fù)位電壓高于脫離動作電壓的原因主要是防止低壓脫離裝置頻繁動作。整流模塊的移出整流模塊移出后,暴露在機柜內(nèi)部的通電直流電壓匯流排,應(yīng)注意安全,避免以手或工具碰觸。(1)首先將欲移出整流模塊從監(jiān)控模塊切離;(2)將欲移出整流模塊的交流輸入斷路器(在整流模塊面板的左方)向下搬切至OFF。(3)再將直流輸出斷路器(在整流模塊面板的右方)向下搬切至OFF。(4)將鎖住整流模塊的四顆螺絲慢慢旋出。(5)以二人分別抓住整流模塊左、右把手慢慢拉出,再用另一只手托住整流模塊的后半截,然后完全抽離機柜。整流模塊的替換（1）整流模塊在裝上或卸下之前,應(yīng)先將其輸入斷路器和輸出斷路器斷開，向下搬切至OFF。（2）將此臺整流模塊的交流輸入斷路器向上搬至ON，直流輸出斷路器向下搬切至OFF。（不要冒然將直流輸出斷路器接通,否則可能因此臺整流模塊參數(shù)設(shè)定與目前使用中的系統(tǒng)不相同,而造成系統(tǒng)異常

）（3）確定整流模塊緩起動完成

，查核或重新設(shè)定替換整流模塊

，查核并設(shè)定該臺整流模塊適當(dāng)?shù)刂?。?）將直流輸出斷路器向上搬，切至ON。與其它整流模塊比較,確認(rèn)電流分荷是否均勻(在輸出平均電流的±5A誤差內(nèi))（5）一切正常,再將此替換整流模塊切入監(jiān)控模塊的監(jiān)控，將該臺的開關(guān)狀態(tài)由"OFF"改為"ON"。七、開關(guān)電源的選型高頻開關(guān)系統(tǒng)由交流配電單元、整流模塊、直流配電單元和監(jiān)控模塊組成開關(guān)電源系統(tǒng)；交流配電單元負(fù)責(zé)將輸入三相交流電分配給多個整流模塊；整流模塊完成將交流轉(zhuǎn)換成符合通信要求的直流電；直流配電單元負(fù)責(zé)將蓄電池組接入系統(tǒng)與整流模塊輸出并聯(lián)，再將一路不間斷的直流電分成多路分配給各種容量的直流通信負(fù)載；監(jiān)控單元是整個開關(guān)電源系統(tǒng)的“總指揮”，起著監(jiān)控各個模塊的工作情況，協(xié)調(diào)各模塊正常工作的作用。通信電源系統(tǒng)介紹直流輸出匯流排的連接開關(guān)電源系統(tǒng)示意圖交流配電單元交流配電單元的功能：兩路交流電引入交流電監(jiān)測負(fù)載監(jiān)測雷擊保護(hù)

事故照明2、整流模塊

均流功能：多個整流模塊并聯(lián)工作，需合理分配負(fù)載電流。選擇性過電壓停機功能：其中某個整流模塊出現(xiàn)輸出高壓時，該模塊能正常退出而不影響其它模塊的工作直流配電單元直流配電單元的功能：蓄電池組的接入各電壓電流的監(jiān)測熔絲故障告警直流電源的分配4、蓄電池組電源設(shè)備配置低壓配電設(shè)備中配電柜的變壓器輸入總開關(guān)及母線應(yīng)該按照遠(yuǎn)期負(fù)荷配置；配電柜數(shù)量可按滿足近期負(fù)荷并考慮一定發(fā)展負(fù)荷的需要配置。開關(guān)電源容量配置開關(guān)電源的總?cè)萘浚簯?yīng)按負(fù)荷電流與電池充電電流之和確定，電池充電電流按10小時率充電電流即蓄電池總?cè)萘縳xxAH/10小時即可；開關(guān)電源的模塊數(shù)應(yīng)按N＋1冗余方式配置,N小于10，1只模塊備用，當(dāng)N大于10時，每10只備用1只。直流配電屏容量配置按照機房近期負(fù)荷容量和分路需要并考慮一定的預(yù)留確定配置。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，需進(jìn)行維修。系統(tǒng)檢查維修的基本步驟為：1、首先查看系統(tǒng)有無聲光告警指示。2、再看具體故障現(xiàn)象或告警信息提示。3、根據(jù)故障現(xiàn)象或告警信息，對本開關(guān)電源作出正確的分析及形成處理故障的檢修方法，即可完成故障檢修。八、故障處理與維護(hù)

故障處理及報告1、應(yīng)建立請示匯報制度，遇有下列情況，應(yīng)及時向主管部門請示匯報：（1）發(fā)生重大故障。（2）危及設(shè)備和人身安全的問題。（3）超出本職范圍而又需要解決的問題。2、請示匯報的內(nèi)容要準(zhǔn)確、清楚，并提出處理意見和解決辦法。交流輸入異常告警1、交流停電告警排除(1)整流模塊全部停機,監(jiān)控模塊由電池供電,注意蓄電池放電電流,并啟動備用發(fā)電機。(2)停機后復(fù)電,注意電池充電電流,必要時降低電流抑制以限制充電電流在安全范圍內(nèi)。2、交流高壓/低壓故障排除(1)檢視交流配電屏電壓指針表頭,是否超過設(shè)定值。如指針表頭電壓指示正常(在規(guī)格訂定的范圍內(nèi)),則令系統(tǒng)繼續(xù)運轉(zhuǎn),并通知維修人員處理。(2)若電壓確實超過設(shè)定值,則關(guān)掉交流電源,待電網(wǎng)恢復(fù)正常再行開機。輸出電壓告警1、輸出低電壓告警發(fā)生時,應(yīng)注意蓄電池的放電情形以免蓄電池因過度放電而損毀。2、通知維修人員處理。熔絲熔斷告警

注意:熔斷器熔斷后應(yīng)查明原因,不可盲目的更換新熔斷器。所更換的熔斷器應(yīng)與原來熔斷器的規(guī)格相同。熔絲熔斷故障排除1、檢查該分路負(fù)載是否過大或短路,并設(shè)法降低至該容量范圍內(nèi)。2、首先將該路負(fù)載的開關(guān)切斷,再更換相同規(guī)格的熔絲。3、依序接通該路負(fù)載開關(guān),如再次熔斷則通知維修人員處理。注意:更換熔絲前,須將該分路負(fù)載切離,待熔絲更換后再行接上負(fù)載,否則熔絲接點容易損壞。溫度異常告警

1、蓄電池過溫故障排除（1）確認(rèn)是否環(huán)境溫度太高。（2）檢視充電電流,若充電電流太大,則由均充改為浮充,并監(jiān)看充電電流是否變小。（3）充電電流仍過大,則調(diào)整電流抑制使充電電流減少。（4）通知維修人員處理。2、環(huán)境溫度過高故障排除（1）檢視是否環(huán)境溫度太高,若是請改善環(huán)境空調(diào),關(guān)掉AC輸入電源,待環(huán)境溫度回至規(guī)格范圍內(nèi)再行開機。（2）若有任何異常狀況或告警,立即通知維修人員處理。例：整流模塊間均流不正常故障現(xiàn)象：模塊與模塊之間輸出電流不均衡，不均流度大于5%?；蚰骋荒K總是偏大或偏小。檢修方法機房通信電源設(shè)備故障定義故障等級故障現(xiàn)象重大

直流配電部分異常，導(dǎo)致部分或全部負(fù)載斷電全部或大部分整流模塊停止工作，導(dǎo)致電池放電監(jiān)控模塊損壞或監(jiān)控模塊誤控制，造成全部整流模塊無輸出系統(tǒng)電池熔絲熔斷系統(tǒng)輸出過壓機房通信電源設(shè)備故障定義故障等級故障現(xiàn)象嚴(yán)重

小部分整流模塊無輸出，電池未放電監(jiān)控模塊停止工作，未造成整流模塊停機監(jiān)控模塊與整流模塊、交直流配電通訊全部中斷系統(tǒng)均充不能自動轉(zhuǎn)浮充對蓄電池充電限流失?。ú幌蘖鳎┫到y(tǒng)后備電池故障量較大或后備電池容量嚴(yán)重下降到額定容量的60％以下機房通信電源設(shè)備故障定義故障等級故障現(xiàn)象一般整流模塊風(fēng)扇故障整流模塊與監(jiān)控模塊通訊中斷整流模塊或監(jiān)控模塊無顯示或顯示異常系統(tǒng)不均流系統(tǒng)后備電池部分故障，對整組放電影響不大的直流屏與監(jiān)控模塊通訊中斷其他不影響直流系統(tǒng)正常供電的電源主要告警舉例輸出熔斷器故障相應(yīng)的負(fù)載掉電，可作為重要告警電池欠壓電池放電即將終止，應(yīng)為緊急告警輸出過壓保護(hù)一般為模塊故障，可作為重要告警模塊通信中斷某一個模塊與監(jiān)控模塊不能通信，可作為一般告警模塊不均流一般不告警交流通信中斷交流單元與監(jiān)控模塊通信中斷，與模塊通信中斷類似防雷器故障防雷器失效或防雷空開跳閘，可作為一般告警電源通信中斷監(jiān)控模塊與集中監(jiān)控系統(tǒng)通信中斷，如果集中監(jiān)控了蓄電池，則可根據(jù)蓄電池的電壓來判斷電源工作情況。一般也作為一般告警。電力值班巡視內(nèi)容與要求

電力值班巡視應(yīng)定時、定線，發(fā)現(xiàn)故障和事故隱患應(yīng)及時匯報，對有把握處理的事件當(dāng)場開始實施處理，使整個設(shè)備系統(tǒng)處于安全、可靠、經(jīng)濟的運行狀態(tài)。1、巡視時間：要求每隔2小時巡視一遍；每次設(shè)備操作檢修后需巡視一遍。2、巡視內(nèi)容：開關(guān)電源-輸出電壓應(yīng)在53.8～54.2V之間，面板無告警，電流應(yīng)與上次巡視時基本一致，若有10A左右的變化應(yīng)及時報告核實。風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常。整流模塊電流均分5A以內(nèi)。輸入電流三相平衡。要求無異聲、異味、異動、異色。開關(guān)電源設(shè)備周期性維護(hù)及檢測1檢測項目周期檢測步驟檢查系統(tǒng)告警功能月模擬交流停電、直流熔斷等，系統(tǒng)應(yīng)準(zhǔn)確告警檢查系統(tǒng)顯示功能月監(jiān)控和整流模塊的電壓、電流顯示誤差應(yīng)分別小于0.2V和0.5A檢查系統(tǒng)直流輸出保護(hù)功能月測試LVDS應(yīng)動作正常檢查系統(tǒng)內(nèi)部通信功能月各模塊間通信正常，同一模塊無多次通信中斷告警檢查系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置月系統(tǒng)所有參數(shù)設(shè)置正常，無漂移現(xiàn)象檢查系統(tǒng)接地保護(hù)月直流工作接地、保護(hù)接地連接無松動測量直流熔絲和節(jié)點溫升月溫升<50℃檢查繼電器、斷路器是否正常月器件動作可靠、穩(wěn)定，接觸點溫升<55℃檢查散熱風(fēng)扇是否正常月風(fēng)扇運轉(zhuǎn)正常、無卡滯，濾網(wǎng)無積灰開關(guān)電源設(shè)備周期性維護(hù)及檢測2檢測項目周期檢測步驟檢查系統(tǒng)內(nèi)部連接和布線月插件和電纜連接、固定良好，無擠壓變形、發(fā)熱和老化檢查系統(tǒng)防雷保護(hù)月避雷器工作正常，接線連接緊固清潔設(shè)備月設(shè)備表面和內(nèi)部無明顯積灰檢查接線端子的接觸是否良好季進(jìn)行緊固檢查開關(guān)、接觸器件接觸是否良好季用紅外測溫儀測量溫差，進(jìn)行分析測量直流雜音電壓年采用電信局直流電源的進(jìn)行測量。用雜音測試儀試驗系統(tǒng)軟啟動性能年配合蓄電池容量試驗進(jìn)行，觀察電壓上升率討論題（1）1、高頻開關(guān)整流器的特點有哪些？2、高頻開關(guān)整流器的各種技術(shù)也在不斷改進(jìn)和完善之中，你所了解的目前國內(nèi)外在這個領(lǐng)域的研究動態(tài)是怎樣的？3、請畫出高頻開關(guān)整流器方框圖，并說明主電路各部分的作用？4、什么是軟開關(guān)技術(shù)？采用軟開關(guān)技術(shù)的目的是什么？5、時間比例控制的含義是什么？具體方式有哪幾種？6、寫出全功率因數(shù)PF應(yīng)定義公式，說明高頻開關(guān)整流器采用功率因素校準(zhǔn)電路的原因和功率因素校準(zhǔn)電路的基本思想。討論題（2）7、高頻開關(guān)整流器中主要的濾波電路有哪些？它們的作用和大致位置在哪里？8、什么是電磁兼容性？開關(guān)整流器的電磁兼容性內(nèi)容主要可歸納為哪些？9、開關(guān)電源系統(tǒng)由那幾種模塊單元組成？10、監(jiān)控單元操作菜單中有關(guān)電池智能管理的設(shè)定有哪些？11、描述市電中斷之后開關(guān)電源系統(tǒng)對蓄電池均充的策略。12、蓄電池低壓脫離功能有什么作用？UPS內(nèi)容提要在線式UPS原理UPS的性能指標(biāo)UPS的運行方式UPS系統(tǒng)的設(shè)計UPS的維護(hù)保養(yǎng)功能：備用電源電力凈化分類：后備式：結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，但輸入電壓范圍窄，市電正常時無凈化電網(wǎng)污染功能，輸出電壓穩(wěn)定精度差。

在線互動式：有較寬的輸入電壓范圍，噪音低，體積小等特點，市電正常時基本無凈化電網(wǎng)污染功能。在線式：有較寬的輸入電壓范圍，市電停來電無切換時間，且輸出電壓穩(wěn)定精度高，特別適合對電源要求較高的場合，但是成本較高。UPS交流不間斷電源系統(tǒng)在線式UPS原理常見的中大功率單機UPS系統(tǒng)主功率電路一般由5部分構(gòu)成：(1)整流器(REC)：（2）逆變器(INV)：（3）旁路/逆變切換電路(靜態(tài)開關(guān))（4）電池及接入電路（5）維修旁路：在線式UPS簡圖市電經(jīng)過整流、逆變，產(chǎn)生二次再生能源向負(fù)載供電。UPS工作正常時，負(fù)載100%由逆變器供電。因為逆變器輸出是可控、穩(wěn)定、無市電干擾、純凈的電源，這正是負(fù)載所需要的。整流器逆變器旁路電池Powerware9315200-250KVA9315200-400

系統(tǒng)圖輸出采用雙隔離變壓器(逆變器輸出和旁路輸出)，給負(fù)載提供最佳的局部電網(wǎng)，UPS輸出的火線和零線均與外電網(wǎng)完全隔離。徹底杜絕外電網(wǎng)干擾對負(fù)載的影響。

UPS輸出的零線是由輸出隔離變壓器獨立產(chǎn)生的，零線直接與保護(hù)地或數(shù)據(jù)地短接，將負(fù)載零-地電壓降低到最低水平(<0.6V)。降低背景噪聲，大大減少數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)恼`碼率，提高數(shù)據(jù)傳輸速率。UninterruptiblePowerSystemSystemNormalAlarm:NoneNotice:None15FEB199512:00:00MetersSystemLoadAmpsBatteryPercentCharge100%Meters

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StatisticsGraphicsSetUpEventHistoryLogOCT0515:15:00.0Command:ModeSwitchtoManualBypass0515:15:00.1Status-OnManualBypass0517:45:00.1Command-ModeSwitchtoNormal0517:45:05.1Command-StartSwitch0517:45:55.1Status-SystemNormalDEC2011:30:00.0Command:ModeSwitchtoManualBypass2011:30:00.1Status-OnManualBypass2013:45:00.1Command-ModeSwitchtoNormal2013:45:05.1Command-StartSwitch2013:45:55.1Status-SystemNormalDate/TimeEventDescriptionUPS的性能指標(biāo)輸入特性輸出特性保護(hù)性能UPS的輸入特性

1．輸入電壓范圍指保證UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。輸入電壓范圍越寬，UPS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UPS輸入電壓范圍一般為（－15％～＋10％）Ue之間。2．輸入電流諧波UPS的整流模塊一般采用12脈沖可控硅三相橋式整流。根據(jù)YD/T1095-2000的規(guī)定，UPS的輸入電流諧波分量應(yīng)該小于25％（3～39次THD-F％）。輸入特性3．頻率輸入范圍輸入頻率范圍指能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。UPS的輸入頻率范圍一般為50±5%Hz，YD/T1095-2000規(guī)定UPS的輸入頻率范圍為50±4%Hz。4．頻率跟蹤速率頻率跟蹤速率是指UPS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UPS對輸入頻率變化的適應(yīng)能力，YD/T1095-2000要求UPS的頻率跟蹤速率為≤1Hz／S。5.輸入功率因數(shù)輸入功率因數(shù)是指UPS輸入端的功率因數(shù)。。一般UPS的輸入功率因素在0.8～0.5之間，如果UPS內(nèi)加裝了PFC電路，則可以將UPS的輸入功率因數(shù)提高到0.9～0.95左右。輸出特性1．輸出電壓波形失真度輸出電壓失真度是指UPS輸出波形中諧波分量所占的比率。YD/T1095-2000要求一類UPS的輸出電壓波形失真度≤2％，二類UPS的輸出電壓失真度≤3％，三類UPS的輸出電壓失真度≤5％。2．輸出電壓穩(wěn)壓精度輸出電壓穩(wěn)定度指UPS輸出電壓的波動范圍。YD/T1095-2000要求一類UPS的輸出電壓穩(wěn)壓精度≤±1％，二類UPS的輸出電壓穩(wěn)壓精度≤±3％，三類UPS的輸出電壓穩(wěn)壓精度≤±5％。3．輸出功率因數(shù)輸出功率因數(shù)指UPS輸出端的功率因數(shù)。通常UPS的輸出功率因數(shù)為0.8。輸出特性4．輸出電流峰值因數(shù)輸出電流峰值因數(shù)指UPS輸出所能達(dá)到的峰值電流與平均電流之比。一般峰值因數(shù)越高，UPS所能承受的負(fù)載沖擊電流越大。YD/T1095-2000要求UPS的輸出電流峰值因數(shù)不小于3:1。5．三相不平衡能力三相不平衡能力對于三進(jìn)三出的UPS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。6．市電和電池模式切換時間YD/T1095-2000要求一類UPS的輸出切換時間為零；其他UPS的輸出切換時間≤4S。輸出特性7．逆變和旁路模式切換時間當(dāng)UPS出現(xiàn)逆變故障或出現(xiàn)輸出過載時，UPS將從逆變輸出模式轉(zhuǎn)換到旁路輸出模式。為保證負(fù)載設(shè)備的不間斷供電，同樣對UPS的逆變和旁路模式的切換時間有嚴(yán)格的要求。YD/T1095-2000要求一類UPS的逆變旁路模式切換時間1S；其他UPS的輸出切換時間≤4S。8．UPS輸出效率UPS的輸出效率是指UPS的輸出有功功率（包括UPS電池的充電功率）與UPS的輸入有功功率之比。YD/T1095-2000規(guī)定正常工作模式下，UPS帶額定輸出功率，要求10KVA以上功率的UPS其輸出效率需≥90％，不大于10KVA的UPS要求其輸出效率≥80％。UPS的輸出效率越高，表示UPS的內(nèi)部損耗越小，反之則表示UPS本身功耗大，器件老化速度較快，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，

保護(hù)性能1．輸入保護(hù)特性UPS的輸入保護(hù)性能主要指交流輸入過壓/欠壓保護(hù)，輸入頻率過高／過低保護(hù)等等。2．輸出過壓／欠壓保護(hù)特性輸出過壓／欠壓保護(hù)是指當(dāng)UPS逆變單元出現(xiàn)故障時，UPS的輸出電壓超出允許的范圍而產(chǎn)生的保護(hù)動作。3．輸出過載／短路保護(hù)輸出過載保護(hù)是指當(dāng)UPS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(hù)UPS的自身安全，通過控制電路將UPS切換到旁路工作模式的保護(hù)動作。YD/T1095-2000標(biāo)準(zhǔn)要求在出現(xiàn)25%過載時，一類UPS需要在線工作10min，二類UPS需在線工作1min，三類UPS需在線工作30S。此外，UPS還有整流輸入過流保護(hù)，引起整流輸入過流的原因除了UPS輸出過載甚至輸出短路等原因以外，UPS的直流濾波電容短路、電池短路、逆變器故障等等原因都有可能引起輸入過流現(xiàn)象。保護(hù)性能4．電池低壓保護(hù)5．UPS的其他保護(hù)性能除了上述保護(hù)性能以外，UPS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等，這里不再詳述，有興趣的讀者可以參閱相應(yīng)的UPS維護(hù)手冊和故障說明書。過載能力UPS逆變器具有極強的抗輸出過載能力125%負(fù)載，10分鐘;150％負(fù)載，10秒;300％負(fù)載，300毫秒1000%負(fù)載，200毫秒(旁路)

例：愛克賽UPS技術(shù)參數(shù)UPS的運行方式

UPS單機運行模式

多機備份工作方式

1．UPS單機運行模式正常工作模式（市電逆變）電池工作模式自動旁路模式維修旁路模式經(jīng)濟運行（ECO）模式a．正常工作模式（市電逆變）在主路市電輸入正常時，UPS整流模塊將市電輸入整流、濾波后輸出直流電壓，供逆變器工作的同時為蓄電池提供充電電流。逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電源輸出給負(fù)載工作。b．電池工作模式（電池逆變）

當(dāng)主路市電異常時，UPS系統(tǒng)自動地、不間斷地切換到電池工作模式,由電池提供直流電流通過逆變器輸出交流電源。當(dāng)市電恢復(fù)后整流模塊恢復(fù)工作，UPS系統(tǒng)自動恢復(fù)到正常工作模式。c．自動旁路模式

自動旁路模式是指在逆變器過載并且超過延時保護(hù)時間，或者逆變器受大負(fù)載沖擊等情況下系統(tǒng)自動地、不間斷地切換到靜態(tài)旁路電源并向負(fù)載供電的一種工作模式。待輸出過載消除后系統(tǒng)自動恢復(fù)正常供電方式。

當(dāng)用戶關(guān)機、主路市電異常且電池儲能耗盡或發(fā)生嚴(yán)重故障等情況下逆變器關(guān)閉，UPS系統(tǒng)會切換并停留在自動旁路工作模式，恢復(fù)到正常工作模式需要用戶重新開機。d．維修旁路模式

對UPS系統(tǒng)及電池進(jìn)行全面檢修或設(shè)備故障維修時，可以通過閉合維護(hù)開關(guān)Q3BP將負(fù)載轉(zhuǎn)向維修旁路直接供電，從而將UPS系統(tǒng)從供電回路中脫離。

e．經(jīng)濟運行模式（ECO）

該工作模式只能通過專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)置且僅適用于單機工作方式。

2．多機備份工作方式主從串聯(lián)熱備份直接并機型冗余供電方式雙母線供電a.主從串聯(lián)熱備份

主機和從機的主輸入均采用市電，從機的輸出作為主機的旁路輸入。正常情況下，主機處于正常在線工作模式，負(fù)載電流由主機的整流、逆變承擔(dān)，從機同樣處于在線工作模式，但沒有電流輸出。當(dāng)主機逆變出現(xiàn)故障，主機自動切換到旁路工作模式，通過從機的輸出和主機的旁路電路為負(fù)載提供不間斷電源，負(fù)載電流由從機的整流和逆變單元承擔(dān)。優(yōu)點：價格便宜、安裝方式簡單、可靠性高；缺點：主機和從機的老化速度不同、從機電池壽命縮短、抗階躍負(fù)載的能力較弱、沒有擴容空間等。為改善主從機的老化速度不一致的問題，可以人為的將主機定期切換到旁路工作模式。b.直接并機型冗余供電方式

用戶應(yīng)盡量地選用最可靠的“1＋1”型或“2＋1”型UPS冗余供電系統(tǒng)。

優(yōu)點：多臺UPS平均分?jǐn)傌?fù)載、冗余備份可靠性高。缺點：控制電路復(fù)雜、成本高。c.雙母線供電

UPS系統(tǒng)的設(shè)計基本原則

后備電池容量的計算

基本原則1．負(fù)荷容量的估算

不建議采用分步建設(shè)的形式構(gòu)建UPS系統(tǒng)。2．工作模式的選擇

可以靈活的選擇1＋1冗余并機運行模式或者選用N+1冗余并機模式，但是盡量不要選用串聯(lián)并機模式。3．系統(tǒng)容量的選擇大容量UPS設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性均優(yōu)于中小容量的UPS產(chǎn)品，但是一套UPS系統(tǒng)容量過大，也會帶來許多風(fēng)險。（故障影響面；后備電池過大；）

后備電池容量的計算

如果容量配置過大，由于UPS總?cè)萘坑邢蓿菀自斐沙潆婋娏鬟^小、池充電時間過長，從而影響電池壽命；如果蓄電池組容量過小，則不能保證停電時UPS的正常工作時間。

式中，：蓄電池組容量，單位：Ah；：UPS容量，單位：VA；：負(fù)載功率因數(shù)； ：UPS后備工作時間，單位：h； ：單節(jié)蓄電池電壓，單位：V； ：UPS直流電壓，單位：V；：蓄電池數(shù)量； ：UPS整機效率；：蓄電池放電容量系數(shù)，見下表放電時間t（h）0.51234567810容量系數(shù)K0.50.550.610.750.790.830.880.920.941.00舉例例已知UPS系統(tǒng)采用1＋1并機，負(fù)載為300KVA，PF＝0.8。電池采用UPS專用電池12V*35只，要求后備時間為1H，UPS逆變效率0.95，請進(jìn)行UPS和電池容量的選擇。答