ups不間斷電源原理

很多行業(yè)需要能保證在任何情況下都能有正常的供電，這里就需要UPS供電系統(tǒng)了。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)行中往往忽略了對該系統(tǒng)的維護(hù)與檢修。其實(shí)維護(hù)的好壞，對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都選擇了在線式，這時(shí)因?yàn)樵诰€式UPS電源系統(tǒng)具有對各類供電的零時(shí)間切換，自身供電時(shí)間的長短可選，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)有自動旁路功能，當(dāng)需要檢修時(shí)可采用手動旁路，使檢修、供電互不影響。在功率選擇上，萊鋼中小型棒材生產(chǎn)線選用了中功率系統(tǒng)。

1、ups不間斷電源的組成

UPS電源系統(tǒng)由4部分組成：整流、儲能、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。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對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，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。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)自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。

在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負(fù)載供電如所示，而且，同時(shí)給儲能電池充電;當(dāng)突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開始工作，由儲能電池工給負(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電源對不同性能的負(fù)載驅(qū)動能力不同，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)間的長短，這個(gè)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。萊鋼中小型棒材生產(chǎn)線因生產(chǎn)需要不允許斷電，因此，UPS電源系統(tǒng)在檢測到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動供電，且隨著儲能電池慢慢放電，儲能電池的容量隨著時(shí)間會逐漸降低，考慮到壽命終止時(shí)儲能電池容量下降到50%并留有一定的余量，我廠UPS電源系統(tǒng)的工作時(shí)間當(dāng)儲能電池滿容量時(shí)為2小時(shí)，半容量為1小時(shí)。

2、ups不間斷電源工作原理

2.1.1 AC-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)橹绷麟妷海┙o逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機(jī)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊。

2.2 .2 DC-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：控制驅(qū)動是完成整機(jī)功能控制的核心，它除了提供檢測、保護(hù)、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。不間斷電源工作原理框圖如圖2所示。

3、ups不間斷電源工作過程

當(dāng)市電正常380Vac時(shí)，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時(shí)市電對電流充電。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=1 n Pi≤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： 220V*0.5=110VA

每臺操作站功率： 220V*2A=440VA

IBM PC客戶機(jī)及服務(wù)器：220V*1.5A=330VA

則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA

6490VA/0.8=8112VA

因此，在這條棒材生產(chǎn)線上，采用10KVA的不間斷電源比較合適。

4、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

1 、UPS電源系統(tǒng)開、關(guān)機(jī)

1.1 第一次開機(jī)

(1)按以下順序合閘：儲能電池開關(guān)→自動旁路開關(guān)→輸出開關(guān)依次置于“ON。

(2)按UPS啟動面板“開”鍵，UPS電源系統(tǒng)將徐徐啟動，“逆變”指示燈亮，延時(shí)1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉(zhuǎn)為逆變供電，完成開機(jī)。

經(jīng)空載運(yùn)行約10分鐘后，按照負(fù)載功率由小到大的開機(jī)順序啟動負(fù)載。

1.2 日常開機(jī)

只需按UPS面板“開”鍵，約20分鐘后，即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進(jìn)入穩(wěn)定工作后，方可打開負(fù)載設(shè)備電源開關(guān)(注：手動維護(hù)開關(guān)在UPS正常運(yùn)行時(shí)，呈“OFF狀態(tài))。

1.3 關(guān)機(jī)