應急電源用的EPS和UPS電源

　　■當市電供電正常時(shí)，市電電源經(jīng)過(guò)充電器對蓄電池組充電、然后再由蓄電池組向逆變器提供直流能源。在這里，充電器是一個(gè)僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量(Ah)的充電電流的小功率的直流電源，它并不具備直接向逆變器提供直流能源的能力。此時(shí)，市電電源經(jīng)由EFS的交流旁路和轉Q開(kāi)關(guān)所組成的供電通道向用戶(hù)的各種應急負載供電。與此同時(shí)，在EPS的邏輯控制板的調控下，逆變器處于”停止工作”的自動(dòng)關(guān)機狀態(tài)。在此條件下，用戶(hù)負載所實(shí)際使用的電源是來(lái)自電網(wǎng)的市電電源。眾所周知：市電電網(wǎng)具有足夠的帶載能力來(lái)帶電阻性、電感性和電容性負載。這就是EPS廠(chǎng)家向用戶(hù)所宣揚的”可適應于全部Cosф范圍”的”優(yōu)異”帶載能力。此時(shí)，無(wú)需考慮EPS電源的額定輸出功率(KVA)對不同Cosф值負載的降額工作特性。
　　

　　■當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時(shí)，EPS在對它的逆變器執行”開(kāi)機啟動(dòng)”的同時(shí)，還需在很短的時(shí)間內、利用它的”轉換開(kāi)關(guān)”執行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作。在此條件下，在電池組所提供的直流能源的支持下，用戶(hù)負載所使用的電源是EPS的逆變器電源、并不是來(lái)自電網(wǎng)的市電電源。在此條件下，EPS中的逆變器電源的輸出功率將會(huì )因負載的功率因數的不同而有所變化。此時(shí)，位于EPS中的逆變器電源的實(shí)際帶載能力將服從于” Cosф為0.8(滯后)的”逆變器電源”的帶載工作特性(見(jiàn)2.2節)。
　　■當市電恢復正常工作時(shí)，EPS在對逆變器執行自動(dòng)關(guān)機操作的同時(shí)、還通過(guò)它的”轉換開(kāi)關(guān)”執行從逆變器電源供電→交流旁路供電的切Q操作。此后，EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電電源的同時(shí)，還經(jīng)充電器向電池組充電。
　　■當EPS電源在執行逆變器電源供電←→交流旁路供電的切Q操作時(shí)，執行這種”切Q操作”所可能產(chǎn)生的供電中斷時(shí)間(所謂的切Q時(shí)間)會(huì )因為所配置的轉換開(kāi)關(guān)的不同而有所差別。對于用電磁式轉換開(kāi)關(guān)(例：快速繼電器/斷路器開(kāi)關(guān))的EPS電源來(lái)說(shuō)，其典型的切換時(shí)間為：25―200毫秒。對于用電子式轉換開(kāi)關(guān)(可控硅型”靜態(tài)開(kāi)關(guān)”)的EPS電源來(lái)說(shuō)，其典型的切換時(shí)間為：10--20毫秒。
　　在此需特別說(shuō)明的是，長(cháng)期的UPS應用實(shí)踐證明：位于后備式UPS中的逆變器的故障率明顯地高于位于雙變Q、在線(xiàn)式UPS中的逆變器的故障率。乍看起來(lái)，似乎難以理解。這是因為對于EPS/后備式UPS來(lái)說(shuō)，在絕大多數的時(shí)間內、都是由市電經(jīng)過(guò)交流旁路在向負載供電(注：按2001年的統計資料，國內電網(wǎng)的平均”可利用率”約為: 99.9%)，僅在較短的時(shí)間內(0.1%的幾率)、才會(huì )需要由EPS中的逆變器來(lái)向負載提供電源。相比之下、對于雙變Q、在線(xiàn)式UPS來(lái)說(shuō)，只要它的逆變器不”被損壞”或在它的輸出端上、未出現”過(guò)載”/短路故障時(shí)、都應該由它的逆變器來(lái)向負載提供電源。造成上述”反?！钡脑蛴校?br />　　(a)當后備式UPS需要執行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作時(shí)，不僅要求原來(lái)處于”自動(dòng)關(guān)機狀態(tài)”的逆變器在極短的時(shí)間?、立技儥C啟動(dòng)。而且，還要求較短的時(shí)間內(4ms左右)、立即向后接的負載供電。正是這種”突然帶載”開(kāi)機啟動(dòng)的惡劣運行條件、造成后備式UPS中的逆變器”被損壞”的事故頻繁地發(fā)生。
　　(b)為降低成本，在后備式UPS/EPS電源中的逆變器的功率器件(MOS管或IGBT管)的”設計功率裕量”、并不是按長(cháng)時(shí)間的、連續工作方式來(lái)配置的。相反，它是按”短時(shí)間運行方式”來(lái)設計的(例：EPS的典型電池組后備供電時(shí)間為90分鐘)。
　　相比之下，在雙變Q、在線(xiàn)式UPS的設計中，它取下述措施來(lái)消除在后備式UPS電源中所可能出現的故障隱患：
　　(a)位于它的逆變器中的IGBT功放管的”設計功率裕量”是按長(cháng)期、連續工作來(lái)配置的。
　　(b)為防止逆變器進(jìn)入”突然帶載”開(kāi)機啟動(dòng)的惡劣運行條件，不僅在它的逆變器設計中，用”漸進(jìn)式”慢啟動(dòng)工作方式：逆變器的輸出電壓從零上升到它額定輸出電壓的典型”緩升時(shí)間”為：3―5秒。而且，在逆變器的輸出電壓達到其穩態(tài)值之前，是禁止執行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作的。
　　基于上述原因，為獲得盡可能高的可靠性，在選擇EPS時(shí)，并非是”切換時(shí)間”越短的產(chǎn)品、其性能越好。從某種意義上講，切換時(shí)間”過(guò)短”易于導致它的故障率增大。為安全計，宜選用”切換時(shí)間”為：100-250ms的ESP機型。因此，在評價(jià)EPS的”切換時(shí)間”這項技術(shù)指標時(shí)，其判斷標準是不同于傳統的UPS的。眾所周知：對于在線(xiàn)式UPS來(lái)說(shuō)，則是它的”切換時(shí)間”越短越好，最好它的”切換時(shí)間”為零。