ups不间断电源原理

2020-06-18      968 次浏览

很多行业要能保证在任何情况下都能有正常的供电,这里就要UpS供电系统了。UpS电源是保障供电稳定和持续性的重要设备,因其重要机智能化程度高,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相关经验介绍UpS电源的使用注意事项和日常维护要求。


虽说各公司配置的UpS供电系统设备型号及系统容量有所不同,但其原理和重要功能基本相同。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。


1、ups不间断电源的组成


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。


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电源系统重要分两大部分,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重要取决其后备时间的长短,这个时间因各公司情况不同而不同,重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、ups不间断电源工作原理


2.1.1AC-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,可防止开机时对电网的冲击。


2.2.2DC-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。


2.3.3控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了供应检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SpWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。不间断电源工作原理框图如图2所示。


3、ups不间断电源工作过程


当市电正常380Vac时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220Vac交流电压,同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作,防止在过载或欠载下运行,电源在开机前,首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源(标称额定功率)80%的阻性负载设计负载能力,一般带计算机负载时可承受的按下式估算:


∑i=1npip


其中p为不间断电源输出容量(VA),p为第i个负载伏安数


每套pLC功率:220V*0.5=110VA


每台操作站功率:220V*2A=440VA


IBMpC客户机及服务器:220V*1.5A=330VA


则总功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA


6490VA/0.8=8112VA


因此,在这条棒材生产线上,采用10KVA的不间断电源比较合适。


4、UpS电源系统的使用与维护


1、UpS电源系统开、关机


1.1第一次开机


(1)按以下顺序合闸:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于ON。


(2)按UpS启动面板开键,UpS电源系统将徐徐启动,逆变指示灯亮,延时1分钟后,旁路灯熄灭,UpS转为逆变供电,完成开机。


经空载运行约10分钟后,按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载。


1.二日常开机


只需按UpS面板开键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UpS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UpS正常运行时,呈OFF状态)。


1.3关机


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