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25AH--40AH 國(guó)內(nèi)外客戶均為18個(gè)月
40AH（含）以上 國(guó)外18個(gè)月,，國(guó)內(nèi)36個(gè)月
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UPS不間斷電源 簡(jiǎn)談柴油機(jī)動(dòng)態(tài)式
提到柴油機(jī)動(dòng)態(tài)式不間斷電源UPS,，可能很多專業(yè)的UPS電源工程師都很陌生。本文就簡(jiǎn)要介紹柴油機(jī)動(dòng)態(tài)式不間斷電源UPS,，使讀者認(rèn)識(shí)這項(xiàng)產(chǎn)品,，給電源設(shè)計(jì)師在今后的實(shí)際應(yīng)用中多一種選擇的思路。
為了對(duì)動(dòng)態(tài)式的不間斷電源有更深入的認(rèn)識(shí),，先了解一下不間斷電源的發(fā)展,。
從UPS的發(fā)展歷史來說，經(jīng)歷了兩個(gè)階段：旋轉(zhuǎn)(動(dòng)態(tài))式UPS和靜態(tài)變換(電池式)式UPS,。
早期的UPS被稱為旋轉(zhuǎn)式UPS,，是由整流器、電池,、直流電動(dòng)機(jī),、柴(汽)油機(jī)、飛輪和發(fā)電機(jī)組成,。在市電供電情況下,，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪和發(fā)電機(jī)給負(fù)載供電;當(dāng)斷電后，由于飛輪的慣性作用,，會(huì)繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),，從而使發(fā)電機(jī)能持續(xù)給負(fù)載提供電源(電能-動(dòng)能-電能)，起到緩沖的作用,，同時(shí)啟動(dòng)柴(汽)油機(jī),。當(dāng)油機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，油機(jī)離合器與發(fā)電機(jī)相連,，完成從市電到油機(jī)的轉(zhuǎn)換,。盡管其維護(hù)簡(jiǎn)單，也比較穩(wěn)定,，但系統(tǒng)龐大,，操作不便，而且效率低,，噪聲大,，電力品質(zhì)不高，技術(shù)條件的限制迫使人們采用這種蕞簡(jiǎn)單的解決方案,。隨著電腦網(wǎng)絡(luò),、醫(yī)療器械和精密儀器的不斷涌現(xiàn)和大量應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)式UPS已難以滿足要求。因此隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,，另一種形式的UPS---靜態(tài)變換式UPS便應(yīng)運(yùn)而生了,，這是我們目前蕞常見到的UPS類型，也是絕大多數(shù)人對(duì)于UPS的概念,。
從世界范圍來講，UPS的發(fā)展與應(yīng)用在中國(guó)相對(duì)比較滯后,，這主要還是由于經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后造成的,。近些年，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷壯大,，國(guó)內(nèi)客戶對(duì)UPS的需求逐漸擴(kuò)大,。使得UPS得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上,，絕大多數(shù)人從一開始接觸和了解的,，就是靜止式的電池UPS。談到動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式的UPS,，對(duì)很多人來講,，就是一個(gè)全新的概念了。這下您就要問了,，既然之前提到的動(dòng)態(tài)式UPS有那么多的缺點(diǎn),，已經(jīng)基本上被電池式的UPS替代了，那么就沒有必要強(qiáng)調(diào)這個(gè)所謂的新的概念了吧,。
其實(shí)不然,，產(chǎn)品存在的價(jià)值是因?yàn)榭蛻舻男枰?dòng)態(tài)式UPS的存在,，彌補(bǔ)了電池式UPS的不足,，動(dòng)態(tài)式UPS結(jié)合自身的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過幾十年不斷的發(fā)展和改進(jìn),，在大功率市場(chǎng),，已經(jīng)獨(dú)樹一幟，相比較電池式的UPS,，單機(jī)功率范圍高,，優(yōu)勢(shì)明顯，功能強(qiáng)大,，具備了集成化的電源解決方案,，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可靠性更高,，并且隨著功率應(yīng)用的增高,，其高效率產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)性更加突出。因而在上的大功率市場(chǎng)，得到了廣泛的應(yīng)用,。
那么,，到底什么是動(dòng)態(tài)式的UPS呢?有什么優(yōu)點(diǎn)呢?下面就處于地位的荷蘭海泰克電源保護(hù)有限公司典型的動(dòng)態(tài)式UPS簡(jiǎn)述一下。
一,、系統(tǒng)描述
該系統(tǒng)以簡(jiǎn)潔而有效的方式不斷地對(duì)市電進(jìn)行過濾,，并保護(hù)突發(fā)停電事故。動(dòng)態(tài)式的UPS系統(tǒng)以其*的設(shè)計(jì)理念,，為用戶提供蕞優(yōu)化的UPS系統(tǒng),，保證用戶設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)燃料供應(yīng)量的不同,，UPS能夠滿足不同時(shí)間長(zhǎng)短的電源供應(yīng),。
該系統(tǒng)主要由五個(gè)核心部分組成：
⑴同步交流發(fā)電機(jī),。在市電模式下,，發(fā)電機(jī)的作用就相當(dāng)于一個(gè)同步電容器，它能保持感應(yīng)耦合器外轉(zhuǎn)子(紅色)的轉(zhuǎn)速,。它為負(fù)載提供無功功率,，與電抗器結(jié)合作為有源濾波器。當(dāng)市電斷電時(shí),，發(fā)電機(jī)先由感應(yīng)耦合器驅(qū)動(dòng),，然后由柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供電源給緊急負(fù)載使用,。
?、聘袘?yīng)耦合器。感應(yīng)耦合器是該產(chǎn)品*設(shè)計(jì)的理念,，也是UPS系統(tǒng)的心臟,。外轉(zhuǎn)子(紅色)包含一個(gè)兩極三相線圈，在市電模式下,，它能加快自由轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(黃色)的轉(zhuǎn)速,。市電斷電時(shí)，UPS使外轉(zhuǎn)子的直流線圈通電,，藉此取出內(nèi)轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存的動(dòng)能,。柴油機(jī)啟動(dòng)并加速到全速運(yùn)轉(zhuǎn)或者全功率需要些許時(shí)間，而由內(nèi)轉(zhuǎn)子取出的能量足夠滿足這段時(shí)間的能量需求,。
?、亲杂奢嗠x合器。是感應(yīng)耦合器/發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)之間的機(jī)械橋梁,。離合器的作用是：當(dāng)柴油機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí),，允許感應(yīng)耦合器轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)柴油機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，并達(dá)到感應(yīng)耦合器/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器會(huì)自動(dòng)接合,，柴油機(jī)便開始驅(qū)動(dòng)感應(yīng)耦合器/發(fā)電機(jī),。這樣，柴油機(jī)就在*空載的情況下啟動(dòng)并迅速加速運(yùn)轉(zhuǎn),，確保了機(jī)器迅速可靠地啟動(dòng),。
Hitec機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
⑷柴油機(jī),。柴油機(jī)在市電模式下是待機(jī)(停止)狀態(tài),。為確保柴油機(jī)能夠迅速可靠地啟動(dòng)，柴油機(jī)勻進(jìn)行預(yù)熱并預(yù)先對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑,。只要市電斷電或超出了規(guī)定要求范圍，柴油機(jī)就會(huì)立即啟動(dòng),，并加速至全速運(yùn)轉(zhuǎn),。柴油機(jī)啟動(dòng)期間即由感應(yīng)耦合器提供緊急負(fù)載所需能量。整個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為5至10秒鐘,。
?、呻娍蛊鳌ｋ娍蛊?扼流圈)將市電與負(fù)載分開,。電抗器與發(fā)電機(jī)相連,，它相當(dāng)于一個(gè)連續(xù)濾波器，UPS系統(tǒng)將輸出電壓控制在嚴(yán)格的規(guī)定范圍內(nèi),。
系統(tǒng)的其它部分,，如開關(guān)設(shè)備，可以按照客戶選擇的開關(guān)品牌提供,。
UPS的操作十分簡(jiǎn)便,，可通過數(shù)字式或模擬式的人機(jī)交互界面(HMI)進(jìn)行操作該界面可以顯示整個(gè)UPS的運(yùn)行情況。此外,，還可以通過接線,、串聯(lián)或互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
UPS的控制是由名為DiCon的微處理控制器完成的,。DiCon是一種通用的控制器,，能夠控制發(fā)電機(jī)電壓、有功功率及無功功率,、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速及感應(yīng)耦合器,。這種通用設(shè)計(jì)通過軟件進(jìn)行設(shè)置，以滿足所有可能的系統(tǒng)及配置需求,。
二,、系統(tǒng)運(yùn)行
①市電模式
在市電模式下，電抗器和發(fā)電機(jī)的作用就相當(dāng)于一個(gè)有源濾波器,，它們能夠防止任何市電干擾影響負(fù)載,。發(fā)電機(jī)相當(dāng)于一個(gè)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)感應(yīng)耦合器的外轉(zhuǎn)子,，使其以1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm的速度旋轉(zhuǎn),。通過激勵(lì)外轉(zhuǎn)子內(nèi)的兩極三相線圈，就能使內(nèi)轉(zhuǎn)子以3000(50Hz)/3600(60Hz)rpm相對(duì)于外轉(zhuǎn)子的速度旋轉(zhuǎn),，這樣就將動(dòng)能儲(chǔ)存在內(nèi)轉(zhuǎn)子中,。感應(yīng)耦合器的外轉(zhuǎn)子與柴油機(jī)藉由自由輪離合器相互分隔。
?、谇袚Q為柴油機(jī)模式
當(dāng)發(fā)生停電或市電超出了規(guī)定要求范圍,，斷路器Q1就會(huì)斷開。感應(yīng)耦合器的直流線圈就會(huì)通電,，從而將儲(chǔ)存的動(dòng)能從內(nèi)轉(zhuǎn)子傳遞到外轉(zhuǎn)子,。發(fā)電機(jī)的速度會(huì)保持在1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm。同時(shí),，柴油機(jī)啟動(dòng),，并且在約2秒鐘加速至1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm，然后自由輪離合器自動(dòng)地結(jié)合,。在接下來的幾秒鐘內(nèi),，柴油機(jī)與感應(yīng)耦合器共同驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，以確保對(duì)緊急負(fù)載正常供電,。在5到10秒鐘之內(nèi),，柴油機(jī)將單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。
?、鄄裼蜋C(jī)模式
當(dāng)機(jī)器處于柴油機(jī)模式時(shí),，外轉(zhuǎn)子內(nèi)的兩極三相線圈會(huì)再次通電，使得內(nèi)轉(zhuǎn)子重新加速至3000(50Hz)/3600(60Hz)rpm,。柴油機(jī)的速度會(huì)被監(jiān)測(cè),，并進(jìn)行數(shù)字化控制，以確保輸出頻率穩(wěn)定不變,。在柴油機(jī)模式下,，由于可以利用感應(yīng)耦合器協(xié)助柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此即使系統(tǒng)遇到負(fù)載變動(dòng)幅度較大的情況,，系統(tǒng)的輸出頻率也能夠保持在一個(gè)很小的變動(dòng)范圍之內(nèi),。
④返回市電模式
當(dāng)市電穩(wěn)定后,，UPS會(huì)與市電同步,，并閉合斷路器Q1,。柴油機(jī)將減速至1450(50Hz)/1750(60Hz)rpm，因此自由輪離合器斷開,。同時(shí),，發(fā)電機(jī)返回到發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，并將感應(yīng)耦合器的外轉(zhuǎn)子速度保持在1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm,。這時(shí),，柴油機(jī)還將在空載狀態(tài)下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一些時(shí)間以進(jìn)行冷機(jī)。完成冷機(jī)后,，柴油機(jī)會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn),，返回待機(jī)模式。
三,、系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
1.無電池解決方案!
目前,。電池式的UPS系統(tǒng)大的薄弱環(huán)節(jié)，就是電池組,。統(tǒng)計(jì)顯示,，大功率的UPS中電池的價(jià)格占很大的比重，一般約占UPS總價(jià)格的30%-50%,。在返修的UPS中，由于蓄電池的故障而引起UPS不能正常工作的比例大約為1/3,。動(dòng)態(tài)式的UPS系統(tǒng)不使用電池,，而是用動(dòng)能連接起柴油機(jī)啟動(dòng)的時(shí)間。這種系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)因使用電池而引起的相關(guān)問題,。
2.UPS=電池式UPS+備用發(fā)電機(jī)
與電池式UPS/備用發(fā)電機(jī)相比,，動(dòng)態(tài)式的UPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念更為簡(jiǎn)單有效。電池式UPS+備用發(fā)電機(jī)的方案包含諧波濾波器,、整流器,、電池組、逆變器,、靜態(tài)開關(guān),、備用發(fā)電機(jī)等組件，而荷蘭海泰克電源保護(hù)有限公司的UPS系統(tǒng)則將這些功能*集合在一個(gè)系統(tǒng)中,。
VS
柴油機(jī)動(dòng)態(tài)式的UPS的構(gòu)架比電池式UPS更為簡(jiǎn)單
3.在線交互式系統(tǒng),，不使用任何電力電子組件
動(dòng)態(tài)式的UPS系統(tǒng)是在線交互式系統(tǒng)，它與市電并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn),。在線交互式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就在于它將UPS系統(tǒng)與市電并聯(lián)起來,，而不是串聯(lián)即可達(dá)到改善市電品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的電池式UPS系統(tǒng)要不斷地通過整流器和逆變器轉(zhuǎn)換電能,，如此
易造成共用點(diǎn)的故障,，降低系統(tǒng)的效率,。除電抗器外，并無其它電力轉(zhuǎn)換元件,，效率更是高達(dá)97%,。如果分析空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電能，通過長(zhǎng)時(shí)間的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn),，就能切實(shí)地體會(huì)到動(dòng)態(tài)式UPS系統(tǒng)的節(jié)能效應(yīng),。
4.電抗器+發(fā)電機(jī)=有源濾波器
通過磁耦合抽頭電抗器(扼流圈)與發(fā)電機(jī)結(jié)合發(fā)揮了有源濾波器的作用，它能夠有效地凈化市電電壓,，防止所有的干擾影響負(fù)載,。此外，發(fā)電機(jī)能夠提供蕞高至14倍標(biāo)稱電流的短路電流,，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)相比,，這又是一大主要的優(yōu)勢(shì)。如果UPS的下游發(fā)生短路UPS將會(huì)在市電模式下排除故障,。傳統(tǒng)的電池式UPS系統(tǒng)則被迫轉(zhuǎn)換到旁路,，期望市電能夠排除故障。如果這時(shí)市電停電,，負(fù)載就會(huì)處于無保護(hù)狀態(tài),，容易發(fā)生負(fù)載斷電情況。海泰克的UPS系統(tǒng)在這種情況下不會(huì)轉(zhuǎn)換至旁路,，這一點(diǎn)是不容忽視的,。
結(jié)論
與傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)相比，動(dòng)態(tài)式的UPS系統(tǒng)有許多優(yōu)勢(shì),。這些優(yōu)勢(shì)包括節(jié)省空間,、安裝成本低廉、節(jié)省運(yùn)轉(zhuǎn)耗電量,、不使用空調(diào)系統(tǒng),、不使用危害環(huán)境的電池、減少施加在機(jī)房上的結(jié)構(gòu)重量,、不存在與備用發(fā)電機(jī)的兼容性問題,、可靠性更高、無需支付更換電池的巨大費(fèi)用等等,。
Hitec整套動(dòng)態(tài)式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
產(chǎn)品存在的價(jià)值就是客戶的需要,，動(dòng)態(tài)式UPS自身結(jié)構(gòu)的原因決定了它只適用于大功率市場(chǎng)。以往選擇備用發(fā)電機(jī)組和電池式UPS的客戶,，如果使用的功率足夠大(500KVA以上)的話,，可以考慮使用動(dòng)態(tài)式的UPS，這將是當(dāng)前蕞佳的選擇,。