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    UPS電源的工作原理和過程分析

    鉅大LARGE  |  點擊量:1211次  |  2020年07月08日  

    很多行業要能保證在任何情況下都能有正常的供電,這里就要UpS供電系統了。UpS電源是保障供電穩定和持續性的重要設備,因其重要機智能化程度高,儲能器材采用免維護蓄電池,使得在運行中往往忽略了對該系統的維護與檢修。其實維護的好壞,對電源的壽命和故障率有很大影響,下面介紹UpS電源的使用注意事項和日常維護要求。


    雖說各公司配置的UpS供電系統設備型號及系統容量有所不同,但其原理和重要功能基本相同。在UpS電源類型選擇上各站都選擇了在線式,這時因為在線式UpS電源系統具有對各類供電的零時間切換,自身供電時間的長短可選,并具有穩壓、穩頻、凈化的特點。


    當UpS電源系統本身出現故障時有自動旁路功能,當要檢修時可采用手動旁路,使檢修、供電互不影響。


    1、ups不間斷電源的組成


    UpS電源系統由4部分組成:整流、儲能、變換和開關控制。其系統的穩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整流器,本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求),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。頻率的穩定則由變換器來完成,頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UpS電源系統的日常操作與維護,設計了系統工作開關,主機自檢故障后的自動旁路開關,檢修旁路開關等開關控制。


    在電網電壓工作正常時,給負載供電如所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發停電時,UpS電源開始工作,由儲能電池工給負載所需電源,維持正常的生產;當由于生產要,負載嚴重過載時,由電網電壓經整流直接給負載供電。


    UpS電源系統重要分兩大部分,主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于主機部分,并與負載屬那種性質有關,因為UpS電源對不同性能的負載驅動能力不同,通常負載功率應滿足UpS電源70%的額定功率。儲能電池容量的選取當負載功率確定后重要取決其后備時間的長短,這個時間因各公司情況不同而不同,重要由備用電源的接入時間來定,通常在幾分鐘或幾個小時不等。


    2、ups不間斷電源工作原理


    AC-DC變換:將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓,供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路,可防止開機時對電網的沖擊。


    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,在輸出動態范圍內輸出阻抗特別小,具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術,及快速短路保護技術,使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路,均可安全可靠地工作。


    控制驅動:控制驅動是完成整機功能控制的核心,它除了供應檢測、保護、同步以及各種開關和顯示驅動信號外,還完成SpWM正弦脈寬調制的控制,由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。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


    當市電正常380Vac時,直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩定的220Vac交流電壓,同時市電對電流充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時,不間斷電源發出聲光報警,并在電池放電下限點停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能,當發生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態,并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載(超過200%額定負載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態,此時前面空氣開關也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關,重新開機即開始恢復工作。為使不間斷電源充分工作,防止在過載或欠載下運行,電源在開機前,首先計算負載容量。


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