UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置,,以逆變器為主要組成部分的恒電壓、恒頻率輸出的不間斷電源系統(tǒng),。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言,,各功能電路的工作電源的重要性是不言而喻的,因?yàn)橐坏┕ぷ麟娫闯霈F(xiàn)故障,,整個(gè)裝置就陷入癱瘓狀態(tài),,正常工作就無(wú)從談起,因此工作電源必須可靠,、精確,。
一、引言
UPS(Uninterruptible Power System),,即不間斷電源系統(tǒng),,是一種含有儲(chǔ)能裝置(通常為蓄電池),以逆變器為主要組成部分的恒電壓,、恒頻率輸出的不間斷電源系統(tǒng),。主要應(yīng)用于要求設(shè)備24小時(shí)供電的場(chǎng)合,如通訊設(shè)備,、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備等,。當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí),UPS立即將機(jī)內(nèi)儲(chǔ)能裝置的電能,,通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)交流電,,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞,。
二,、UPS系統(tǒng)介紹及過(guò)程分析
圖1是個(gè)非常典型的UPS在地鐵中的應(yīng)用,從上圖中可以明顯看到,,該系統(tǒng)包含配電柜,、UPS電源和外置維護(hù)開(kāi)關(guān),,終端負(fù)載為各機(jī)電系統(tǒng),如信號(hào)系統(tǒng),、通信系統(tǒng),、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng),、自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng),。配電柜的作用是對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行配電和控制,在電路出現(xiàn)過(guò)載,、短路和漏電時(shí),,配電柜還可以進(jìn)行斷電保護(hù);外置維護(hù)開(kāi)關(guān)主要是在維護(hù)檢測(cè)過(guò)程中閉合,,旁路掉UPS的電路,,使電能從外置維護(hù)開(kāi)關(guān)的電路上通過(guò),實(shí)現(xiàn)了在保證后端負(fù)載能夠得到正常供電的情況下不影響對(duì)設(shè)備的維護(hù),;在市電異常,,配電柜斷電的情況下,,UPS電源通過(guò)儲(chǔ)能裝置給后端的設(shè)備供電,。UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2,主要由五部分組成:電源輸入電路,,進(jìn)行AC/DC變換的整流器,,進(jìn)行DC/AC變換的逆變器,輸出切換電路以及蓄能電池,。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的,。凈化功能由儲(chǔ)能電池來(lái)完成,由于整流器對(duì)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(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流能量的功能外,對(duì)整流器來(lái)說(shuō)就像接了一只大容量電容器,,其等效電容量的大小,,與儲(chǔ)能電池容量大小成正比。頻率的穩(wěn)定則由變換器來(lái)完成,,頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度,。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開(kāi)關(guān),,主機(jī)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。
下面結(jié)合UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu),,分析市電供電和斷電兩種狀態(tài)下UPS的工作過(guò)程:
1,、市電正常時(shí),,交流電通過(guò)主電輸入端口,交流電輸入經(jīng)整流濾波變換成直流后,,再通過(guò)SPWM逆變器逆變,,然后交流電供給輸出,后通過(guò)逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)切換到用戶負(fù)載,,形成整個(gè)供電的通路,。在UPS系統(tǒng)中,之所以在市電供電的情況下還需經(jīng)過(guò)整流,、逆變等電路,,而不是直接由市電給后端的用戶負(fù)載供電,其目的是提高供電,、用電的質(zhì)量,。同時(shí),通過(guò)整流后的直流也給予電池組充電,,詳細(xì)過(guò)程見(jiàn)圖3,,工作路線見(jiàn)圖中的標(biāo)示。
2,、當(dāng)市電異常(斷電)時(shí),,主電輸入端口已經(jīng)沒(méi)有電能輸入,而是由電池輸入,,通過(guò)SPWM逆變器逆變出交流電供給輸出,,通過(guò)逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)切換到輸出給用戶負(fù)載,完成整個(gè)供電的通路,。詳細(xì)過(guò)程見(jiàn)圖4,,工作路線見(jiàn)圖中的標(biāo)示。