EPS電源的自動(dòng)切換裝置與切換時(shí)間

　　根據EPS電源的輸出容量和負載要求不同，自動(dòng)切換裝置可采用功率繼電器、交流接觸器、互投開(kāi)關(guān)、固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）等構成。對EPS的切換時(shí)間要求具有多樣性，比如，一般消防應急照明要求切換時(shí)間小于5s，但是高危險區域使用的消防應急照明要求切換時(shí)間小于0.25s，為高壓氣體放電燈供電時(shí)不熄輝，則要求切換時(shí)間為數毫秒量級，而為風(fēng)機、泵類(lèi)、卷簾門(mén)、電梯等負載供電時(shí)，根據應用要求不同，切換時(shí)間也會(huì )在數毫秒等。

　　EPS電源與UPS電源不同之處在于多數應用場(chǎng)合對切換時(shí)間沒(méi)有很苛刻要求，在切換時(shí)間的要求也并不是越短越好，在能滿(mǎn)足應用需求的大前提下，適當慢一點(diǎn)切換可在其他方面獲益，比如可以降低損耗，減小暫態(tài)沖擊，提高可靠性等等方面，避免負載可能由于瞬間的斷電而導致工作失常等。市電正常時(shí)EPS電源的逆變器基本上都處于備用狀態(tài)，而且有冷備份與熱備份兩種工作方式。在冷備份時(shí)，逆變器只是控制部分處于工作狀態(tài)，功率部分處于加電待機狀態(tài)，但不起動(dòng)；熱備份時(shí)，整個(gè)逆變器處于正常運轉狀態(tài)，但不承擔負載。當逆變器熱備份時(shí)，最短切換時(shí)間基本決定于所用切換裝置的動(dòng)作時(shí)間；而當逆變器冷備份時(shí)，最短切換時(shí)間還要受逆變器其動(dòng)時(shí)間的制約。特別是容量較大的EPS電源，如果起動(dòng)過(guò)快，逆變變壓器和低通濾波器會(huì )產(chǎn)生很大的暫態(tài)沖擊，甚至可能損壞IGBT功率器件，因此逆變器一般都具備軟起動(dòng)特性，且功率越大，起動(dòng)越慢，大容量EPS逆變器的起動(dòng)時(shí)間可達數秒之久。如果要求更快的切換時(shí)間，則只能采取熱備份工作方式，此時(shí)EPS的待機損耗自然要增加許多，整機效率會(huì )較低。

　　至于使用哪種切換裝置，這主要是依據對切換時(shí)間的要求而定。如要求毫秒級的切換時(shí)間，那么就只能采用固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）切換，且逆變器要處于熱備狀態(tài)。與同容量的機械切換開(kāi)關(guān)相比，固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）切換的造價(jià)要高得多，通態(tài)損耗也會(huì )相對比較多。在對切換時(shí)間沒(méi)有苛刻要求的應用場(chǎng)合，一般采用機械切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，容量較小的EPS電源一般采用功率繼電器，功率較大的EPS通常采用互鎖的交流接觸器或自動(dòng)互投開(kāi)關(guān)。與交流接觸器相比，自動(dòng)互投開(kāi)關(guān)動(dòng)作較慢，但由于互投開(kāi)關(guān)具有機械自保持特性，對于不頻繁的切換而言，在長(cháng)期運行的可靠性方面更具優(yōu)勢。

　　用固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）實(shí)現市電與逆變器輸出之間的快速切換技術(shù)雖在UPS電源中應用多年，但也有所不同，UPS用功率繼電器（或接觸器）與固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）組合成一個(gè)旁路（BYPASS）切換裝置的，固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）主要是做瞬間過(guò)載旁路（BYPASS）切換，靠它瞬間使逆變器與電網(wǎng)有個(gè)短暫的并聯(lián)運行，從而獲得瞬間無(wú)切換時(shí)間的供電（彌補了功率繼電器或接觸器的渡越時(shí)間）。關(guān)鍵是要實(shí)現逆變器的鎖相運行和對市電即時(shí)電壓的快速檢測與跟蹤。它并不是真真的斷電切換，因這種方式均為“在線(xiàn)式”UPS所用，真真的斷電切換工作時(shí)固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）是不參于工作的。當其用于EPS電源時(shí)才真正是固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）的參與斷電切換，EPS電源均為后備式是不設旁路接觸器的。就是處于在市電正常、逆變器也正常運轉的情況下，即使是進(jìn)行不間斷的切換，在技術(shù)上也是可以做到的，但實(shí)際情況是，切換需要在市電突然發(fā)生中斷或故障時(shí)進(jìn)行，因市電中斷或故障的發(fā)生時(shí)刻是隨機的和非預知的，檢測確認市電故障需要時(shí)間，此時(shí)的切換時(shí)間不可能小于檢測、確認市電故障需要的時(shí)間。

　　為防止各種電源干擾導致誤動(dòng)作，檢測時(shí)間不能太短。實(shí)踐證明，當檢測時(shí)間小于2ms時(shí)，檢測可靠性會(huì )明顯下降。因此小于2ms的切換時(shí)間是不可取。在EPS電源所應用各類(lèi)負載里，對切換時(shí)間要求最苛刻的應當是高壓氣體放電燈。雖然這種燈具不允許用于消防應急照明，但由于其具有高強度、高效率的性能特點(diǎn)，在很多大型場(chǎng)館中都有應用。但有這么一個(gè)問(wèn)題，那就是這種燈具一旦熄輝，需要冷卻后方能重新啟動(dòng)，為保證照明不發(fā)生中斷，EPS電源必須具備快速切換能力。根據對多種高壓氣體放電燈產(chǎn)品的測試，如果不采取適當的續流措施，5ms的電力中斷就有可能導致熄輝，個(gè)別產(chǎn)品甚至3ms電力中斷就會(huì )熄輝。而對于某些電梯類(lèi)負載，毫秒級的切換顯然是沒(méi)有必要的，但切換時(shí)的瞬間中斷電源同樣有可能導致電梯控制系統進(jìn)入保護狀態(tài)。此種情況需要通過(guò)EPS電源控制系統的延時(shí)適當增加切換時(shí)間，才能保證電梯在應急供電后繼續正常運行。在有些應用場(chǎng)合，為了實(shí)現零切換，要求將EPS設計成在線(xiàn)運行方式，那么這時(shí)EPS電源實(shí)際就已經(jīng)變成一臺專(zhuān)用的UPS，逆變器是長(cháng)帶負荷工作的。