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供電系統了。UPS電源是保障供電穩定和連續性的重要設備，因其主要機智能化程度高，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(shí)維護的好壞，對電源的壽命和故障率有很大影響，下面根據我們使用中的具體情況和維護經(jīng)驗介紹UPS電源的使用注意事項和日常維護要求。

雖說(shuō)各企業(yè)配置的UPS供電系統設備型號及系統容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS電源類(lèi)型選擇上各站都選擇了在線(xiàn)式，這時(shí)因為在線(xiàn)式UPS電源系統具有對各類(lèi)供電的零時(shí)間切換，自身供電時(shí)間的長(cháng)短可選，并具有穩壓、穩頻、凈化的特點(diǎn)。

當UPS電源系統本身出現故障時(shí)有自動(dòng)旁路功能，當需要檢修時(shí)可采用手動(dòng)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(xiàn)選用了中功率系統。

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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(fā)生變化時(shí)(該變化應滿(mǎn)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(lái)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(lái)說(shuō)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(chēng)對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來(lái)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(kāi)關(guān)，主機自檢故障后的自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，檢修旁路開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)控制。

在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負載供電如所示，而且，同時(shí)給儲能電池充電;當突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲能電池工給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當由于生產(chǎn)需要，負載嚴重過(guò)載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電(如虛線(xiàn)所示)。

UPS電源系統主要分兩大部分，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(zhì)有關(guān)，因為UPS電源對不同性能的負載驅動(dòng)能力不同，通常負載功率應滿(mǎn)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主要取決其后備時(shí)間的長(cháng)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(lái)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(xiàn)因生產(chǎn)需要不允許斷電，因此，UPS電源系統在檢測到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動(dòng)供電，且隨著(zhù)儲能電池慢慢放電，儲能電池的容量隨著(zhù)時(shí)間會(huì )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(chǎng)UPS電源系統的工作時(shí)間當儲能電池滿(mǎn)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(lái)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?，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動(dòng)電路，可避免開(kāi)機時(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(dòng)態(tài)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(shù)，及快速短路保護技術(shù)，使逆變器無(wú)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。

2.3.3 控制驅動(dòng)：控制驅動(dòng)是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開(kāi)關(guān)和顯示驅動(dòng)信號外，還完成SPWM正弦脈寬調制的控制，由于采用靜態(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(guò)程

當市電正常380Vac時(shí)，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220Vac交流電壓，同時(shí)市電對電流充電。當任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過(guò)隔離二極管開(kāi)關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒(méi)有切換時(shí)間。當電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長(cháng)鳴告警。不間斷電源還有過(guò)載保護功能，當發(fā)生超載(150%負載)時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時(shí)自動(dòng)返回。當發(fā)生嚴重超載(超過(guò)200%額定負載)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(kāi)關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機即開(kāi)始恢復工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過(guò)載或欠載下運行，電源在開(kāi)機前，首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源(標稱(chēng)額定功率)80%的阻性負載設計負載能力，一般帶計算機負載時(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)負載伏安數

每套PLC功率： 220V*0.5=110VA

每臺操作站功率： 220V*2A=440VA

IBM PC客戶(hù)機及服務(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(xiàn)上，采用10KVA的不間斷電源比較合適。

4、UPS電源系統的使用與維護

1 、UPS電源系統開(kāi)、關(guān)機

1.1 第一次開(kāi)機

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

(2)按UPS啟動(dòng)面板“開(kāi)”鍵，UPS電源系統將徐徐啟動(dòng)，“逆變”指示燈亮，延時(shí)1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉為逆變供電，完成開(kāi)機。

經(jīng)空載運行約10分鐘后，按照負載功率由小到大的開(kāi)機順序啟動(dòng)負載。

1.2 日常開(kāi)機

只需按UPS面板“開(kāi)”鍵，約20分鐘后，即可開(kāi)啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動(dòng)進(jìn)入穩定工作后，方可打開(kāi)負載設備電源開(kāi)關(guān)(注：手動(dòng)維護開(kāi)關(guān)在UPS正常運行時(shí)，呈“OFF狀態(tài))。

1.3 關(guān)機