UPS电源工作原理及应用.pdf

UPS 电源工作原理及应用 一、引言 保证任何情况下的正常供电， 是冶金行业的重要基础。 为此 ,除工业电网正常供电外， 还需 配备 UPS 供电系统。 UPS 电源 是保障供电稳定和连续性的重要设备，因其主要机智能化 程度高，储能器材采用免维护蓄电池，使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修。 其实维护的好坏，对电源的寿命和故障率有很大影响，下面根据我们使用中的具体情况和 维护经验介绍 UPS 电源的使用注意事项和日常维护要求。 虽说各企业配置的 UPS 供电系统设备型号及系统容量有所不同，但其原理和主要功能基 本相同。 在 UPS 电源类型选择上各站都选择了在线式， 这时因为在线式 UPS 电源系统具 有对各类供电的零时间切换， 自身供电时间的长短可选， 并具有稳压、 稳频、 净化的特点。 当 UPS 电源系统本身出现故障时有自动旁路功能，当需要检修时可采用手动旁路，使检 修、供电互不影响。在功率选择上，莱钢中小型棒材生产线选用了中功率系统。 二、 UPS 电源系统 UPS 电源系统由 4 部分组成： 整流 、储能、 变换 和开关控制。其系统的稳压功能通常是 由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控 制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不 变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流 后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了 一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的 电压是不能突变的， 即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰， 起到了净化功能， 也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率 的稳定程度。为方便 UPS 电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检 故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。 如图 1 所示，在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电； 当突发停电时， UPS 电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产（如 粗黑 →所示） ；当由于生产需要， 负载严重过载时， 由电网电压经整流直接给负载供电 （如 虚线所示）。 UPS 电源系统主要分两大部分，主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分， 并与负载属那种性质有关，因为 UPS 电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功 率应满足 UPS 电源 70 ％的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其 后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定， 通常在几分钟或几个小时不等。 莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电， 因此，UPS 电源系统在检测到电网电压中断后，可自行启动供电，且随着储能电池慢慢放电，储能电 池的容量随着时间会逐渐降低，考虑到寿命终止时储能电池容量下降到 50 ％并留有一定 的余量， 我厂 UPS 电源系统的工作时间当储能电池满容量时为 2 小时， 半容量为 1 小时。 2.1 电源工作原理 广州科沃—工控维修的 120 2.1.1 AC-DC 变换： 将电网来的交流电经自耦变压器降压、 全波整流、 滤波变为直流电压， 供给逆变电路。 AC-DC 输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。 2.2 .2 DC-AC 逆变电路：采用大功率 IGBT 模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量， 在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及 快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地 工作。 2