UPS不间断电源的工作方式（精选9篇）
1、正常运行方式
不断电系统的供电原理是当市电正常时，机器会将市电的交流电转换为直流电，而后对电池充电，以备电力中断时使用；这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作，像是遇到电压过低或过高、瞬间突波等，足以影响设备正常运转的电力品质时，不断电系统均会动作，提供设备稳定且干净的电力。
当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经由充电回路对电池组充电，另一个则是经整流回路，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力给负载使用；由此可知，在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应，因此不论市电电力品质如何，其输出均是稳定而不受任何影响。
2、电池工作方式
一旦市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，此时逆变器的输入改由电池组来供应，逆变器持续提供电力，供给负载继续使用，达到不断电的功能。UPS不间断电源系统的电力来源是电池，而电池的容量是有限的，因此不断电系统不会像市电一般无限制的供应，所以不论多大容量的不断电系统，在其满载的的状态下，其所供电的时间必定有限，若要延长放电时间，须购买长时间型不断电系统。
3、旁路运行方式
当在线式UPS超载、旁路命令（手动或自动）、逆变器过热或机器故障，UPS一般将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。由于旁路时，UPS输出频率相位需与市电频率相位相同，因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式，解决了旁路切换时间问题，真正做到了不间断切换，控制电路复杂，一般应用在中大功率UPS上。如果在过载时，必须人为减少负载，否则旁路短路器会自动切断输出。
4、旁路维护方式
UPS (Uninterruptible Power System) 即不间断电源, 是连接在输入电源和负载之间, 为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备, 是一种含有储能装置, 以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。当市电输入正常时, UPS将市电稳压后供应给负载使用, 此时的UPS就是一台交流市电稳压器, 同时它还向机内电池充电;在市电掉电后, UPS可将电池能量逆变给负载, 继续提供一段时间供电。
2 UPS供电系统组成
UPS系统主要包括由整流模块 (REC) 和逆变块 (INV) 组成的AC-DC-AC变换主回路、由反向并联的可控硅组成的旁路静态开关、维修旁路空开Q3BP、输出隔离变压器和逆变静态开关、蓄电池组以及输入Q1/输出空开Q5等。
其中, 空气断路器Q1控制主路交流电源输入, 整流模块将交流电源变成直流电源, 逆变模块进行DC/AC变换, 将整流模块和蓄电池提供的直流电源变换成交流电源, 经过隔离变压器输出。蓄电池组在交流停电时通过逆变向负载供电。输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。另外, 要求对负载供电不间断而对UPS内部进行维修时, 可使用维修旁路开关Q3BP。
3 工作模式
3.1 正常工作模式
在主路市电正常时, UPS一方面通过整流器、逆变器给负载提供高品质交流电源;另一方面通过整流器为电池充电, 将能量储存在电池中。
3.2 电池工作模式
当主路市电异常时, 系统自动无间断地切换到电池工作模式, 由电池通过逆变器输出交流电向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。
3.3 旁路工作模式
旁路工作方式有两种, 一种能自动恢复到正常工作模式;另一种需人工干预才能回到正常工作模式。
在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下, 系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。过载消除后, 系统自动恢复正常供电方式。当用户关机, 或主路市电异常且电池储能耗尽, 或发生严重故障等情况下, 逆变器关闭, 系统会切换并停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式, 则需要重新开机。
3.4 维修工作模式
对UPS系统及电池进行全面检修或设备故障维修时, 可以通过闭合维护开关Q3BP, 将负载转向维修旁路直接供电, 以实现对负载不停电维护。维修时需要断开UPS内部的主路输入开关Q1、旁路输入开关Q2和电池输入开关QF1以及输出开关Q5, 实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。
3.5 并机工作模式
多台UPS (最多8台) 在冗余并机或扩容并联的工作方式时, 各台UPS之间自动均分负载, 如果其中一台UPS出现故障, 该台UPS自动退出运行, 剩余UPS均分负载;如果系统过载, 则整个UPS系统转旁路运行。并机工作又有正常工作模式、电池工作模式、旁路供电模式、维修工作模式和联合供电模式等多种工作模式。
4 功能元件介绍
4.1 整流器
1) 功能
将市电AC电源转换成稳定的DC电源 (直流稳压电源) , 输送足够能量供给逆变器带负载和给电池充电。
2) 主要组成
4.2 逆变器
1) 功能
把整流器或电池送来的DC电源变换成电压稳定 (额定值±1%) , 频率稳定 (额定值±1-2%, 本机振荡精度可达额定值±0.05%) , 谐波含量少 (THD<5%, 在峰值因数为3:1) , 干净的再生正弦波AC电源供给负载。允许DCV变化范围:320V-490V。
2) 主要组成
4.3 手动维修旁路
1) 功能
为在不中断负载电源情况下, 检修UPS;辅助触点发出信号, 禁止逆变器启动。
2) 主要组成
加锁的手动开关。
4.4 电池
1) 功能
当市电中断或超限时, 供给逆变器能量 (DC电源) ;保证负载电源不会中断。
2) 主要组成
5 维护与维修
UPS内部的元器件除了冷却风扇在转动, 其他都是静止的。日常维护内容非常少, 由于UPS的正常运行受环境影响较大, 因此在日常维护中需注意保证满足UPS运行的环境要求。
5.1 日检
1) 检查控制面板:确认所有LED指示正常, 液晶屏显示的所有参数正常, 面板上没有报警;
2) 检查机柜内各风扇输出处无明显的高温;
3) 有无异常噪声;
4) 确认通风栅格无阻塞;
5) 检查所有风机是否运行正常, 确认有风从机内吹出。风扇在连续运转下的预期工作时间一般为20000~40000小时, 在高温环境下使用风扇寿命会缩短。
5.2 周检 (周期可根据使用单位实际情况调整)
1) 测量并记录输入电压/电流;
2) 测量并记录电池充电电压/电流;
3) 测量并记录UPS输出电压/各相电流, 并同以前值进行比较。
5.3 年检 (周期可根据使用单位实际情况调整)
1) 关断UPS, 将负载转到维修旁路供电;
2) 断开UPS的市电输入开关和电池开关;
3) 确信UPS整流器输入端、电池连接端、输出端和旁路输入端没有电压;
4) 打开UPS门板和内部的保护盖板;
5) 检查UPS功率器件和辅助器件, 特别注意以下几部分:
电容———检查漏液、变形等
磁性元件———检查过温痕迹、紧固程度及有无裂痕
电缆和连接端———检查电缆老化、磨损和过温痕迹, 检查印刷电路板接头须牢固
印刷电路板———检查清洁度和完整性
6) 用吸尘器吸去表面杂质, 用低压空气吹去外部碎屑;
7) 重新合上UPS的市电输入, 按照UPS启动步骤启动UPS, 将负载转到由逆变器供电;
8) 如有必要, 断开主路输入开关 (Q1) , 检查电池后备时间, 当电池电压下降至比放电终止电压高15V时合上整流器输入开关 (Q1) , 记录下UPS的后备时间。
6 结束语
由于供电系统是基础性的保障系统, 而UPS电源则是供电系统最关键的部件, 它的可靠与否直接关系到负载的可靠运行。所以细致全面做好UPS系统日常维护工作是避免出现这些问题的最佳手段。
摘要：UPS是供电系统中重要设备之一, 是用于当正常交流供电中断时, 将蓄电池输出的直流变换成交流持续供电的电源设备。UPS系统设备的安全稳定运行是整个空管系统安全运行的重要保障。目前空管重要的设备、台站、航管楼都配有不同型号、品牌的UPS设备。
关键词：提高供电质量,调高噪声抑制,市电保护
参考文献
[1]艾默生.UL33系列UPS用户手册[Z].
[2]张乃国.UPS供电系统应用手册[M].电子工业出版社, 2003, 8.
关键词：UPS 储能电池 逆变器 整流器 静态开关
0 引言
对于商业和工业工艺装置而言，连续的优质电源供应是非常关键的。电源中断甚至微小的扰动都将打断工艺链条，最终造成系统停止运行。因此，UPS系统的关键功能就是保护那些不能承受轻微电压扰动或冲动的装置（也称为用户或负载）的电源供应。公用工程提供的未经滤波的电源可能会含有谐频、低谷、峰值或其他噪音。在电源链条中引入一个或多个UPS系统可以有效地消除这些类似的扰动。更为重要的是，在断电条件下，UPS可以紧急填补电源缺口。当遇到这种情况时，系统将自动地切换为大的电池组，汲取所需的电源，直到主干线电源恢复为止。
1 UPS电源系统
不同的应用要求下，负载可以分为直流负载和交流负债两大类。为此，UPS电源又有三种主要的类型：经过双转换（AC电流转换为DC电流，再将DC电流转换为更加纯净的AC电流）的AC UPS，实现将AC电流转换为DC电流的DC整流器/充电器，和实现将DC电流转换为AC电流的AC逆变器。UPS出现的形态不一样，但其原理和主要功能基本相同。UPS电源系统主要有5部分组成：整流系统、储能（电池组）/净化系统、逆变系统、静态开关控制和旁路系统。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定电压。储能净化功能由储能电池组来完成，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电能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器，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，频率稳定度取决于逆变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，设计了系统静态开关，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。
2 UPS电源工作原理
一般的UPS主要有以下几种工作模式：正常工作模式、电池工作模式、旁路工作模式和充电器工作模式。
2.1 正常工作模式 在正常情况下，UPS系统给负载供电，如图一实箭头所示。UPS系统从电网获取电能，经过隔离自藕变压器降压或者升压、全波整流、电容/电感滤波，输出直流电压供给逆变电路，同时给储能电池组充电。逆变电路由大功率IGBT模块组成，实现直流电到交流电的转换。逆变电路产生的交流电经过静态开关控制输出，供给负载。当电网电压超出正常工作范围，或者突然停电时，整流器关闭，储能电池组给逆变电路供电，见电池工作模式，如图二所示。当负载严重过载，逆变电路获得的直流电源不足以维持逆变器的正常工作时，系统转去旁路工作模式，如图三所示。
2.2 电池工作模式 当市电电网不再稳定超出正常工作范围，或者电网失电时，整流器不再工作，此时电池组立即接替整流器给逆变电路提供电源，如图二所示。
储能电池组的容量取决于负载功率的大小，原则上负载功率越大，要求储能电池的容量越大。当负载功率确定后，电池容量主要取决于其后备时间的长短，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，通常在几十分钟或几个小时，乃至于几十个小时不等。从整流器供电到电池组供电没有切换时间，当电池组能量即将耗尽时，UPS系统发出报警信号，并在电池放电下限点停止逆变器工作。如果在电池组能量耗尽之前，电网电压恢复供电，则系统自动转回正常整流器工作模式，供给逆变器，同时给电池组进行充电。反之，如果此时旁路电源正常，则系统自动切换到旁路系统，否则系统就将停止工作。
2.3 旁路工作模式 当逆变器由于整流器不能正常供电、或者储能电池组能量不足而无法工作，或者由于负载严重过载，而不能给负载提供足够的能量时，系统自动转去旁路工作模式，如图三所示。当负载恢复正常，或者系统恢复正常供电条件时，系统自动会从旁路工作模式切换回正常工作模式。
2.4 充电器工作模式 当UPS系统工作在充电器工作模式时，整流器仅仅对储能电池组充电，系统不对负载供电，如图四所示。
3 UPS电源系统的功能完善
为了完善UPS电源系统的功能，一些先进的技术应用到了UPS上。
3.1 多机并行工作 传统的UPS电源系统多为单机系统，也就是说当UPS系统出现故障时，负载只能通过旁路供电。对于某些要求严格的用电设备，显然这种方案是不能完全解决实际需要的，于是并机系统应运而生了。并机系统从外形上看就是有两台单机系统同时工作，两台单机之间互有联系。正常工作时，两台系统同时工作并各自承担50%的负载。当一台系统出现故障而不能正常工作时，另一台系统自动承担全部的负载，反之亦然。这种冗余的设计方式无疑大大提高了系统的稳定性，确保了关键负载的正常工作。并机系统的技术现在已经非常成熟，最多8台并机运行的设计方案时常可以看到，当然，UPS电源系统的价格相应要贵许多。
3.2 远程控制
IT技术的发展，成就了UPS系统的远程控制。对于某些特定场合，人类是不可能全天候呆在设备机房的，比如海上钻井平台。此时，需要我们可以远程控制设备，监测数据参数。智能控制模块和通信模块的面世也就显得尤为重要。
参考文献：
[1]美国GUTOR公司提供.PEW1000系列UPS用户说明书.
清中断标志位清定时器1读取A/D转换值计算输出电压偏差表指针到最大返回表头表指针加1正半波？正负半波信号置1正负半波信号置0查正弦表计算PWM占空比更新PWM占空比中断返回
图1 CCP1中断服务子程序
算法实现程序
//-----------------------------//
SPWM信号调制
//-----------------------------#include
#include
//系统配置
__CONFIG(HS&PWRTEN&BOREN&PROTECT&WDTEN);//打开看门狗,选择高速晶振,上电延时复位,掉电复位使能,代码保护 //------------------1 //-----------AD1通道转换--------------------void ad_0(){ AN0;
//选择通道0 //延时,采样电容充电 //开启AD //等待AD结束
//结果转存到变量AD_RES_0 DELAY();ADGO=1;
while(ADGO);
ad_res_0=ADRES;} //-----------AD1通道转换--------------------void ad_1(){ AN1;DELAY();ADGO=1;while(ADGO);ad_res_1=ADRES;if(ad_res_1>132){sin_am-=0.005;if((ad_res_1-132)>10)sin_am-=0.04;} else
if((ad_res_1<=132)&&(ad_res_1>=130))sin_am+=0;else
if(ad_res_1<130){sin_am+=0.005;if((130-ad_res_1)>10)sin_am+=0.04;} if(sin_am>1.6)sin_am=1.6;} //------------AD2通道转换-------------------void ad_2(){ AN2;DELAY();ADGO=1;while(ADGO);ad_res_2=ADRES;2 } const unsigned char
sin_[]={40,50,73,85,100,113,127,141,157,170,180,189,196,200,203,204, //正半周 204,203,200,195,188,179,169,157,144,129,113,96,78,59,39,15 //负半周
};unsigned char sin_num;
//sin函数表查表变量
//------------------void CCP_start(){ CCPR2L=0X0;//设置CCP2,0%的脉宽输出 CCPR1L=0X0;//设置CCP1,0%的脉宽输出 TRISC=0X00;PR2=0Xff;//PORTC are outputs //设置PWM的工作周期,16MHz,PWM周期15.562kHz CCP1M3=1;CCP1M2=1;//CCP1模块PWM模式 CCP2M3=1;CCP2M2=1;//CCP2模块PWM模式 sin_up=1;sin_num=0;sin_am=0;//正负半周SIN函数 //脉宽周期调整计数器 //sin函数的幅值
sin_am=0.3000;//sin函数的幅值 crut_ie=1;} //-------------中断服务程序---------------------void interrupt key_ccp_timer(){ if(TMR2IF&TMR2IE){ TMR2IF=0;//定时器2中断服务函数
if(sin_num==31){sin_num=0;sin_up=!sin_up;} sin_d=sin_[sin_num];
//定时器1中断服务函数 //电流慢保护允许
sin_l=sin_am*sin_d;if(sin_l>=255)sin_l=255;
//限幅
//换向 if(sin_up){CCPR2L=(unsigned char)sin_l;CCPR1L=0;} else {CCPR1L=(unsigned char)sin_l;CCPR2L=0;}
//换向
sin_num++;} CLRWDT();//清除看门狗
if(RBIF&&RBIE){RBIF=0;if((!RB6)&&power_ie)k=1;}
if(TMR1IF&TMR1IE){ TMR1IF=0;tm_sum++;if(tm_sum==31){ tm_sum=0;tmr_s=!tmr_s;tmr_d=1;} } } //-------------------//主程序 main(){ CLRWDT();//清除看门狗
port_init();//端口初始化 init_start();//开机状态 adc_init();//ad通道初始化
//--------------------RC4=0;//继电器关闭 RC3=1;//关闭脉冲封锁
//--------------------TMR1CS=0;//同步模式
//端口b中断服务函数 T1SYNC=0;TMR1H=0XFD;//内部指令周期
TMR1L=0X10;TMR1IE=1;//定时器1初值 //定时器1中断使能
//--------------------------TRISC=0X00;
//端口C输出
TRISC1=TRISC2=1;//RC1,RC2输入模式 PEIE=1;
//外围模块中断使能 //打开定时器2中断使能 //开全局中断
//打开定时器2 TMR2IE=1;GIE=1;
TMR2ON=1;TOUTPS3=0;TOUTPS2=1;TOUTPS1=0;TOUTPS0=0;//定时器2后分频器5分频 TMR1ON=1;power_ie=1;while(1)
{
CLRWDT();if(k){
DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();DELAY();if(k&&RB6){k=0;power=!power;} if(power){
} power_ie=0;//开关间隔开始计时 RC3=0;RC4=1;
//打开脉冲封锁 //打开继电器
//开机
//开关机标志
//延时 //延时 //清除看门狗
//打开定时器1 //允许开机
CCP_start();//开始SPWM 5
} if(!power){
}
//关机
power_ie=0;//开关间隔开开始计时 crut_if=0;//电流保护标志清零 volue_if=0;//电池电压保护标志清零 RC3=1;
//关闭脉冲封锁
//复位CCP模块 CCP2CON=0;CCP1CON=0;RC2=RC1=0;RC4=0;
//置端口固定电平
//关闭继电器
//------输出电流检测------
if(power_up){
if(ad_res_0>=204){ crut_if=1;crut_tmr=0;crut_ie=0;
}
//高于2v电流慢保护
//电流高于4v,快保护
if((ad_res_0>=102)&&(ad_res_0<204)){
if(tmr_s&&tmr_d&&crut_ie){
} tmr_d=0;crut_tmr++;if(crut_tmr==10){ }
//时基,时基变化标志,保护允许
crut_tmr=0;crut_ie=0;crut_if=1;//保护
} if(ad_res_0<102)//电流正常低于2v { crut_tmr=0;L2_OFF;if(crut_if);} //------电池电压检测------
if(ad_res_2>=102){L1_OFF;if(volue_if);} //电池电压大于2v，if((ad_res_2<102)&&(ad_res_2>=91))//电池低于2v大于1.8v if(ad_res_2<92)//电池低于1.8v { volue_if=1;}
} //-----模拟采集
}
} if(power)ad_1();//在开机状态下检测反馈电压 ad_2();ad_0();//采集电池电压 //采集电流
if(power_ie==0)//开关机时间间隔 {
} if(power_up==0)//上电延时1秒检测电池电压 {
从目前来看，不间断电源的供电模式可分为后备式、在线式、三端式以及Delta变换性等很多种，不同供电模式的运行原理不同，在成本、结构、运行稳定性等很多方面也截然不同，在实际使用中会拥有不同的效果。因此在电力系统用不间断电源的方案设计中，必须要对各种供电模式进行衡量，而医院电力系统对不间断电源的应用，对于供电模式选择的也非常关键。在不间断电源的`各种供电模式中，后备式不间断电源是在电力系统正常供电的情况下对电流进程进行处理，从而根据电流的变化来产生交流电，具有使用简单方便、输送能力强、电流能力与动作时间能够有效切换等多种特点。但在电压过高或过低的情况下，变电器的正常运行会受到影响，需要对变电器进行相应的处理或是对电压进行控制。在线式不间断电源在运行时，主要是通过对电力系统运行状况的变化来进行判断，从而实现不间断的供电，在这种供电模式下，负载所用的交流电压不会对电网电压进行考虑，因而逆变电路始终处于工作状态，具体还可分为在线互动式与双变换互动式等几种，其中以双变换在线式最为常见，主要是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负载。三端式不间断电源为双磁分路结构，每个初级绕组和次级绕组都有一个磁分路，并接电容可与每一个磁路组成LC谐振回路，当达到谐振点时，构成饱和电感，使次级工作于饱和区，若初级输入电压变化时，次级输出电压恒定不变，实现了稳压的目的。而Delta变换性不间断电源则是串联交流稳压控制技术与脉宽调制技术的结合，具有4条负载供电通道，这种供电模式的不间断电源能够通过Delta变换器对电流进行控制，进而了解电压情况，最终做出科学合理的判断。各种供电模式的优势与劣势都比较明显，但由于医院的很多仪器设备都必须要长时间运行，一旦供电中断，所造成的后果往往非常严重，因而医院电力系统对于不间断电源的可靠性与稳定性的要求非常高。同时，医院一般会为不间断电源设置专门的管理维护人员，因而对于不简单电源的维护管理并没有太多的要求。综合以上条件分析，医院电力系统最好应选择在线式供电模式的不间断电源，以满足医院电力系统在供电可靠性、稳定性上的要求，而这种供电模式在设备安装工程量、资金投入、蓄电池使用寿命、维护安全性等方面的弊端则属于可接受条件，并不会对医院电力系统造成太大的影响。
2.2不间断电源设备的选择
在医院电力系统对不间断电源的使用中，首先应对医院内所有需要使用的不间断电源的负载设备进行明确，并将这些负载设备的总功率准确地计算出来，之后再根据总功率对不间断电源的具体型号与品牌进行具体选择，当然，在选择过程中也要保证UPS设备能够符合供电模式的要求，尽量选择选择在线式不间断电源。同时，也要对不间断电源功能的积极性进行全面考虑，保证其具有智能监控、网络连接等先进功能，以便于实现对不间断电源设备的远程控制与智能化管理，提高医院电力系统的管理效率与安全性，同时降低管理成本与工作量。在负载设备的总功率计算中，应注意将显示器、终端、外挂硬盘等设备列入到负载设备之中，以免影响总功率计算的准确性。同时，负载设备的电压及电流数据可在背板上找到，而将两者相乘，即可得到VA值，有些设备会使用瓦特表明其电能需求，面对这种情况，可将瓦数乘以1.4，来得到大致的VA值，而对于整体设备的功率，则应以其额定数为基准。此外，在将所有设备的VA值汇总后，还要在总VA值的基础上，增加30%左右的功率作为扩充容量，为不间断电源设备日后的升级留出空间。
2.3后备延时时间的配置
在不简单电源系统与设备不同的情况下，UPS型号与配置也是不同的，例如标准性UPS本身机内一般会自带电池，在停电可继续进行几分钟至几十分钟的供电，但却无法支持长时间的供电；而长效型UPS则会配置外置电池组，能够满足用户长时间停电时继续供电的需要，后备时间可以进行自定义设置，从数十分钟到几十个小时均可。但需要注意的是，由于长效型UPS的备用时间会受到电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制，因而处于电力环境较差、停电较为频繁地区的医院，应采用UPS与发电机配合供电的方式。具体来说，就是在出现停电时，先由电池向UPS进行供电，而一旦停电的持续时间较长，则会启动备用发电机代替电池对UPS继续供电，当市电恢复时再切换到市电供电。电池的供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素的影响，因此根据延时能力，确定所需电池的容量大小，并用安时AH值来表示，以给定电流安培数时放电的时间小时数来计算。
3不间断电源方案在医院电力系统中的实际应用
以某医院电力系统对不间断电源的应用为例，该医院手术室、急诊科、中央重症监护室等多个重要科室均采用了UPS为医疗设备提供不间断供电，此外如收费处、住院处、财务科等部门所使用的计算机也全部由UPS作为供电电源。该不间断电源系统在配置上选用了RDNU33120型UPS电源，额定容量为120KVA/96KW，额定电压为380V三相四线+地线，同时通过RS232接口配合UPS智能监控软件电脑进行通信，以及外接SNMP适配器实现远程智能管理与监控。由于该UPS电源默认不含电池，因而医院还选配了WPL230-12N蓄电池组作为电池，在实际应用UPS电源系统方案之前，已经过多次长时间的停电考验，证明该不简单电源方案在医院电力系统中的应用具有着充分的合理性，在投入运行以来，基本未出现设备故障，UPS系统运行稳定可靠，但在打开UPS电源后，曾出现过交流保险丝熔断、UPS转向逆变器供电工作状态的情况，且经测试后，未发现有短路点。在打开UPS的瞬间测量IC8(SG3524)的输出端14脚，发现有调制脉冲输出，最终确定市电供电与逆变器同时使用1个电源变压器，将使主回路中的电流过大，进而导致保险丝熔断，在明确问题的原因后，采取了相应的维修措施，维修完成后，未再次发生故障或出现其他故障。
4结语
总之，在当前不间断电源应用的技术标准、技术规程尚未得到完善的情况下，医院电力系统对于不间断电源的应用，必须要全面考虑各方面的情况，明确可能出现的问题并拟定相应的应对措施，从而保证不间断电源方案的合理性。
参考文献：
[1]王珂,孙毅.电力系统用不间断电源方案的探讨与应用[J].通讯世界,(02)：284-285.
[2]林波.浅谈UPS不间断电源工作原理及在电力系统中的应用[J].科技风,(23)：92.
[3]余继珍,张悦,张晓华.电力系统用不间断电源方案的探讨与应用[J].电力系统通信,,32(09)：74-78.
随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展, 国民经济、国防军工、政府部门的各个领域要保障计算机信息网络系统的安全、可靠运行, 就离不开UPS不间断电源, 这已成为信息业界乃至各行各业的共识。不间断电源 (UPS) 的作用在于当市电正常供电时, 市电经滤波回路后, 分为两个回路同时动作, 其一是经由充电回路对电池组充电, 另一个则是经整流回路, 作为逆变器的输入, 再经过逆变器的转换提供电力给计算机使用。一旦市电发生异常, 储存于电池中的直流电就会转换为交流电, 此时逆变器的输入改由电池组来供应, 逆变器持续提供电力, 供给计算机继续使用, 达到不断电的功能。这种电源由于输入与输出完全间隔, 与市电无直接连通且经稳压, 具有较好的稳压性与抗干扰性, 因此在比较重要的实验室里设单相UPS电源, 可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘, 不致因停电而影响工作或丢失数据。
目前, UPS电源种类繁多, 按不同分类方式可分为以下几类。
(1) 若按功率等级可分为微型 (<3k VA) 、小型 (3k VA~10k VA) 、中型 (10k VA~100k VA) 和大型 (>100k VA) 几类。
(2) 若按输出相数可分为单相UPS (单进单出、三进单出) 和三相UPS (三进三出) 两大类。
(3) 若按输出波形的不同主要可分为方波和正弦波两类。
(4) 若按工作原理可分成动态式和静态式两类。静态式又分为后备式、在线式与在线互动式三大类。
2 系统设计介绍
为了给负载提供高质量的电源, 设计采用三相输入单相输出在线式UPS电源, 包括主电路设计、控制电路设计和保护电路设计。
其中主电路由整流器、充电器、蓄电池、逆变器及滤波器等部分组成, 整流器与充电器 (包括蓄电池) 为UPS提供在线工作的能量输入, 逆变器为UPS提供在线工作的高质量的稳压稳频的交流电输出;控制电路部分由整流器控制电路、逆变器控制和驱动电路构成, 用来控制主电源各装置的正常运行;保护电路由过压、欠压、过载与短路保护环节构成, 保障电源系统安全稳定运行。
基本框图如图1所示。
2.1 主电路设计
(1) 整流器
整流器是不间断电源装置的重要组成部分, 它具有两个主要功能:第一, 将市电发出的交流电变成直流电, 经滤波后供给负载, 或供给逆变器;第二, 给蓄电池提供充电电压, 它同时又起到一个充电器的作用。
常用的电路有混合桥式整流电路、全桥式整流电路。三相可控桥式整流电路由于原理简单、结构简单、效率高、控制技术成熟、易于保持市电电网平衡、输出电压高、脉动小且可以自动调整, 被广泛应用。鉴于这些优点, 采用三相桥式全控整流电路。为了达到平波作用、提高功率因数、对急剧变化的电压能起缓冲作用, 整流电路输出端使用直流滤波器。
(2) 逆变器
逆变器是不间断交流电源装置的核心部分, 它处于整流器和负载之间, 把整流器 (蓄电池) 输出的直流电逆变成220V/50Hz交流电, 供负载使用。
由于使用不同种类功能器件和采用不同的电路结构形式, 就出现了许多不同种类的逆变电路, 总的来说可分为单相逆变电路和三相逆变电路。由于380V市电经过三相整流电路整流、直流滤波电路滤波后的直流电逆变为220V/50Hz的交流电, 所以采用单相全桥逆变电路。同时为了消除和消弱逆变器输出电压中的低次谐波, 改善电源装置输出电压波形, 减小输出电压波形的畸变因数、抑制过电流, 使其具有续流效应, 有助于向负载进行不间断的供电的作用, 逆变电路输出端使用交流滤波器。
(3) 蓄电池
蓄电池是UPS的心脏, 没有蓄电池的UPS只能称作稳压稳频电源 (CVCF) 。蓄电池尽管在UPS中使用得比较广泛, 但在使用中若不加注意, 就会使蓄电池过早地失效。同时在为一些设备选配UPS电源时, 还必须选配合适的UPS容量。鉴于以上两点, 设计选用PBG200AH 12V的蓄电池一组20节。
(4) 充电器
蓄电池常用的充电电路有恒压充电和分级式充电两种, 在线式不间断电源一般采用分级充电电路, 即在充电初期采用恒流充电, 当蓄电池端电压达到其浮充电压后, 再采用恒压充电, 由芯片UC3842进行控制。其本质就是个具有限流稳压功能的开关电源, 只要将额定电压, 浮充电压, 恒流充电电流设置恰当, 就能使蓄电池的充电过程基本上沿着理想的充电曲线进行, 从而延长蓄电池的使用寿命。
2.2 控制电路设计
(1) 整流器控制电路
整流器部分选择TOP3 1200V/50A BTW69-1200型号的晶闸管, 其触发电路选用KJ系列集成芯片, 主要是由三块晶闸管移相触发专用芯片KJ004、一块六路双脉冲形成专用芯片KJ041构成。原理简介如下。
芯片KJ004可分为同步、锯齿波形成、移相脉冲形成、脉冲分选及脉冲放大几个环节。以第一个芯片来说明原理, 每相同步电压分别加入三块KJ004的同步电压输入端 (8端口) , 通过调节滑动变阻器分别输入一个移相电压, 使得三个芯片电压相位相差60o。经过KJ004后, 这时会从它的1端口输出一个脉冲给KJ041。这样经过芯片KJ041在其输出端会形成两个脉冲, 分别导通VT6和VT1, 即在给VT1发脉冲的同时也给VT6补发一个脉冲。这样第一个芯片就完成了工作, 过60o后第二个芯片开始工作, 它给VT2一个脉冲的同时也给VT1一个脉冲。过60o第三个芯片开始工作, 它给VT3发脉冲时给VT2补发脉冲。对于VT1, 过180o后, 其15端口输出脉冲, 这时给VT4发脉冲, 同时也给VT3补发一个脉冲。这样, 按照60o的顺序, 接着两个芯片的15端口分别输出脉冲, 最后经由VT1到VT6组成的功放放大后输出驱动电流。如此, 触发电路就会使三相整流桥VT1-VT6依次导通, 从而来控制晶闸管导通。其中为了保证主电路和触发电路频率一致, 利用一个同步变压器, 将其一次侧接入主电路供电的电网, 由其二次侧提供同步电压信号, 这样, 由同步电压决定的触发脉冲频率与主电路晶闸管频率始终是一致的。其中主电路整流变压器为Dy11联接, 同步变压器为Dy5y11联接, 见图2。
(2) 逆变器控制电路
控制电路的主要功能就是将输出电压的微小变化量转变成脉冲宽度或频率可变的波形, 从而实现调整输出电压的目的。随着开关电源的发展, 集成化的控制电路有脉宽调制型 (PWM) 和脉频调制型 (PMF) , 大多数是脉宽调制型, 又由于需要逆变器的输出端输出的是正弦波, 因此采用SPWM控制技术。逆变器部分选择英飞凌20A/1200V H20R1203型号的MOSFET, 其控制电路中所用到的元器件主要有ICL8038、运算放大器LF353、比较器LM311。首先由ICL8038产生正弦波和三角波, 得到的正弦波可以通过LF353运算放大器构成的反相电路进行反向, 得到方向相反的正弦波, 正弦波与三角波信号通过LM311比较芯片产生SPWM脉冲, 将输出电压的微小变化量转变成脉冲宽度或频率可变的正弦波形。
(3) 逆变器驱动电路
驱动电路又称为激励电路, 主要功能是将脉宽控制电路所输出的宽度可变的脉冲进行功率放大后, 作为高压开关功率晶体管的输入信号, 保证功率开关电路有效可靠地工作。IR2110用于驱动全桥逆变器以控制MOSFET的通断, 在IR2110的外围电路使用二极管和齐纳二极管防止MOSFET的同时导通而击穿。4个MOSFET管两两串联后并联成桥式逆变主电路, U为输入直流电压、输出交流电压, MOSFET的驱动采用芯片IR2110驱动, 2个IR2110芯片分别驱动桥式逆变主电路的2个桥臂。工作时, 两个IR2110 (1) 和IR2110 (2) 的输入SPWM脉冲是相反的, 两个IR2110分别驱动不同桥臂的MOSFET管, IR2110 (1) 的高电平端驱动Q1、IR2110 (1) 的低电平端驱动Q2, IR2110 (2) 的高电平端驱动Q3、IR2110 (2) 的低电平端驱动Q4。由于输入的两个SPWM脉冲是相反的, 2个桥臂上的MOSFET管会交叉导通, 即Q1、Q4同时导通或者Q2、Q3同时导通, 两种情况依次循环导通, 从而完成供电, 见图3。
2.3 保护电路设计
一个完整的UPS电源系统应该具有过载保护、过电压保护、欠电压保护、短路保护和过热保护等措施。在重要场合的不间断电源, 除了上述的保护措施外还应有对蓄电池温度异常和防止电解液面过低的保护。有了这些保护, 就能够避免或者减轻设备受到意外的损坏, 延长它的使用寿命。但仅有这些保护措施还是不够的, 还应该建立报警显示系统。当电源装置发生故障时, 应由报警显示系统及时发现情况、分析原因、排除故障。否则, 必将影响设备运转, 也会影响到生产的正常进行。设计不间断电源主要用于实验室计算机, 因此按一般情况处理, 保护电路的设计采用继电器式保护方式。
摘要：本文介绍了单项UPS电源的重要性, 并从主电路设计、控制电路设计和保护电路设计三个方面对单相UPS不间断电源系统设计进行了分析。
关键词：单项UPS电源,逆变器,持续提供电力,稳压性,抗干扰性
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1 UPS基本组成
由AC-DC整流器、DC-AC逆变器、控制电路、蓄电池和转换开关等部分组成。⑴AC-DC整流器:将电网来的交流电全波整流、滤波变为直流电, 供给逆变电路;⑵DC-AC逆变器:大功率MOSFET或IGBT逆变电路, 其作用是变直流为交流输出, 输出阻抗小, 具有较大功率富余量和快速响应特性。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;⑶控制电路:完成整机功能控制, 提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号, 完成正弦脉宽调制SPWM的控制, 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;⑷蓄电池:是UPS储能装置。UPS的蓄电池应具有良好的大电流放电特性, 经得住反复地充放电, 寿命要长, 目前常用免维护密封式铅酸蓄电池;⑸转换开关:是提供维修通道。要求切换快、过载能力大。a.静态旁路开关:静态转换开关, 是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来, 作为UPS在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件。由于快速晶闸管的接通时间为微秒级, 是小型继电器毫秒级的转换时间的千分之一左右。因此, 可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。b.动态旁路开关:动态旁路开关为有触点开关, 由接触器和断路器构成, 靠机械动作完成转换, 动态开关转换过程会有几十毫秒的供电中断, 故不能应用于重要的负载场合, 现代的UPS己很少采用。
2 UPS的分类
2.1 后备式
⑴基本原理:UPS在市电正常时直接由市电向负载供电, 当市电超出其工作范围或停电时, 通过转换开关转由电池逆变供电。⑵特点:结构简单, 运行效率高、成本低, 适用于市电波动不大, 对供电质量要求不高的场合, 但输入电压范围窄, 输出电压稳定精度差, 有切换时间, 输出波形一般为方波。
2.2 在线互动式
⑴基本原理:在输入市电正常时, UPS的逆变器处于整流工作状态, 给电池组充电;在市电异常时逆变器立刻转为逆变状态, 将电池组电能转换为交流电输出。
⑵特点:同后备式UPS相比, 在线互动式UPS的保护功能较强, 逆变器输出电压波形较好, 一般为正弦波, 但同样存在切换时间。这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点, 但其稳频特性能不是十分理想。
2.3 在线式
⑴基本原理:UPS先将外部交流电转变为直流电, 再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出;在市电异常时, 逆变器由电池提供能量, 逆变器始终处于工作状态, 保证无间断输出。⑵组成:由整流滤波电路、逆变器、输出变压器及滤波器、静态开关、充电电路、蓄电池组和控制监测、显示告警及保护电路组成。⑶特点:极宽的输入电压范围, 无切换时间且输出电压稳定精度高, 适合电源要求较高的场合, 成本较高。目前功率3KVA以上几乎都是在线式。
3 UPS的供电方式
多台UPS并联冗余供电;UPS双总线模式供电;UPS单机供电等。
4 UPS对前级供电系统的要求
⑴前级供电系统电源电压及频率应稳定在正常范围内。一般地讲, 大容量UPS主机输入电压范围应为380V士15%。电压过低将使UPS后备蓄电池频繁放电, 最终因长期处于欠压充电状态而大大缩短它的使用寿命;相反, 电压过高则易引起逆变器损坏。如果通信机房的前级电网在电压范围上达不到要求, 应在UPS前级配置合适的抗干扰交流稳压电源, 不宜采用磁饱和稳压器, 因为这类稳压器在开机时可产生瞬时高压, 输出波形失真度也较大, 易造成UPS故障。
⑵前级供电系统中不应当带有别的频繁启动负载。电梯、频繁开启的空调等在开、关机时会出现瞬间高、低压, 使供电线路上电压波形失真度过大, 造成UPS市电旁路供电与逆变器供电转换控制电路误动作, 进而引起同步控制电路故障。在有条件的情况下, 宜将UPS电源尽可能置于电网输入的前端或采用独立的供电回路。
5 UPS容量的确定
UPS的容量要满足当前负载的需要, 同时也要考虑以下几个因素。
⑴负载性质对UPS输出功率的影响, 大部分UPS生产厂家在产品说明书中所给的输出功率都是指负载功率因数为0.8 (滞后, 感性电路中电流的相位滞后于电压) 时的值, 而UPS电源实际可带的负载量是与负载功率因数密切相关的, 所以在考虑UPS容量时, 对不同的负载功率因数要进行功率折算。通常可进行这样的估算:假设负载功率因数为0.8 UPS额定功率为1KW时, 输出功率为0.74~0.77KW, 则当功率因数为0.9和1.0时, 输出功率为0.9~0.92KW。对于冲击类负载, 只要负载的峰值系数在UPS允许的范围内UPS基本上可以输出额定功率。
电池为什么会产生这种状况, 让我们从它的基本原理看起。整个电池的反应方程式为:Pb+Pb O2+2H2SO4←→2Pb SO4+2H20
正极:Pb O2+H2SO4+2H+←→Pb SO4+2H2O, 负极:Pb+H2SO4←→Pb SO4+2H+
UPS电池充放电的过程就是化学反应的过程。此化学反应属于放热反应, 它将导致电池温度升高, 并使化学反应速度加快, 如不及时处理, 放电电流与温度发生积累性的相互增强作用, 最终导致电池的热失控, 高温使电池外壳发生变形, 便会出现电池膨胀的现象。了解电池的各部分的机理及运行中各阶段的状况有助于我们更好地分析。
2 现在使用很普遍的阀控式密封铅酸蓄电池, 这种电池的基本结构如图一所示, 有如下几部分组成
电池的负电极由很细的海绵状铅微粒组成, 处于H2SO4溶液中负极有如下反应过程Pb+SO42-=Pb SO+2e或者Pb+HSO4-=Pb SO4+2e+H+。电解液中的H+扩散迁移到负极并在负极表面放电, 而形成阴极表面的H原子, H原子结合后形成H2析出。为了增强电极的机械铸造性能, 电池电极中会加入锑 (Sb) , 锑的加入使氢过电位降低, 更容易析出氢气。为了避免水分的损失, 密封免维护电池都是贫液设计, 电池板栅上都设计有气体 (氢气、氧气等) 的专用通道 (大孔) , 使正极生成的少量氧气能够通过通道并在铅负极上反应生成水, 形成一个水的化学循环, 。反应式中生成硫酸钙, 开始生成的硫酸钙为细小晶体, 它的溶解性好, 且性质活泼, 但在一定的条件下可循环反应的硫酸钙细小晶体会逐渐沉积为粗大的不可逆硫酸钙晶体, 这就是所谓的不可逆硫酸盐化。铅酸电池在使用不当或者使用时间过长时, 通以一般的充电电流不能充进去电, 即是这种情况。它的外在表现还有充电时电压上升很快, 放电时电压下降迅速, 电池容量明显下降。硫酸盐化会使电解液浓度低于正常值, 减少活性物质的量, 还有可能造成隔板通道的堵塞或、遮挡极板的部分反应面积。运行中, 铅酸电池的浮充电压低, 没有对电池进行定期放电等, 都有可能发生这种情况。情况轻微时, 可以采用过充电法来消除盐化晶粒;严重时, 需要更换电池。
电池的正电极是铅结构外面包裹活性物质Pb O2, 正电极是一个孔隙团状连接结构。Pb O2在正电极活性物质中只占据约50%的体积, 其他由n多小孔和不少大孔组成。它有如下反应过程:Pb O2+SO42-+4H++2e-=Pb SO4+2H2O, Pb O2+HSO4-+3 H++2e-=Pb SO4+2H2O。在铅酸电池充电后期Pb O2电极上会析出氧气。它的反应机理有如下两种形式:2H2O=O2+4H++4e, 2Pb SO4+2H2SO4=2Pb SO4+2H2O+O2电极析氧是正电极容量自动下降的主要原因。是因为电极的氧过电位, 氧过电位与环境温度, 电解液浓度, 电流密度等有关。氧过电位随着温度的升高而降低。即环境温度越高, 越容易析出氧气。Pb O2正电极的自放电与铅负极的自放电同时存在, 它同样可以导致不可逆硫酸盐化。正极活性物质与板栅合金 (Pb) 的接触引起自放电并生成硫酸钙, 并逐渐不可逆硫酸盐化, 它的反应方程式如下:Pb+PbO2+2H2SO4=2Pb SO4+2H2O。
O2与铅负极的反应, 同样, 为了电池内部水分的保持, Pb O2正极会与负极产生的通过板栅通道的H2进行反应Pb O2+H2+H2SO4=Pb SO4+2H2O。
铅酸电池的电解液是H2SO4的水溶液, 一般正常充电时的浓度为28%~40%之间, 浓硫酸有很强的吸水性, 少水溶液不利于各种化合物的电离及离子的移动, 使溶液电阻很大, 所以硫酸溶液浓度不能太高。另一方面, 硫酸溶液浓度也不能太低, 即使在放电后期它的浓度也不能降得太低, 否则增加了电极的极化、对电极反应不利, 还会使溶液的电阻升高, 阻碍了电池放电。
3 了解了以上的基本原理, 下面接着探讨在这些条件下, UPS电池实际运行和保养需要注意的事项, 分以下三个方向
电池浮充电压、电池组连线、电池环境温度, 进行讨论。
定期检测电池电压的均匀性。铅酸电池的端电压在出厂时一般相差无几, 但是经过一段时间的运行, 电池极柱与极板间焊接工艺上的可能缺陷, 电池间的连接线松脱, 各种原因造成的电池失水, 都会使电池的内阻增大, 进而造成同串电池中的各个电池电压不均匀。电池电压的均匀性关系到电池组的可靠运行。如果同串电池电压不均匀, 在电池组处于放电状态, 且放电电流较大或者放电时间较长, 就会造成容量较小 (即电压较低) 的电池处于深放电状态, 从而使该电池的放电终止电压提前到达, 造成过放电。严重时, 会导致电池事故发生。第一节所述2006-4-25 F10 PCW UPS小部分电池膨胀就是此原因。同样, 在电池组处于充电状态, 由于整组电池的均衡性差, 会使端电压较高的电池提前析气, 工作温度明显升高, 电解反应加快, 出现热失控, 而端电压较低的电池欠充电, 进而造成电池容量下降。测量电池端电压的均匀性主要是检查电池串内各单体电池的状况。测量分为静态和动态测量。静态测试指电池的充放电电流为零的状态下的测量, 动态测量是电池在浮充或者均充或者在放电状态下的测量。静态测量值使电池端电压均匀性的参考值, 真正反应端电压均匀性的主要是动态测量值, 尤其是放电状态下的动态测量值。电池端电压遵循正态分布, 可以使用标准差来衡量各单体端电压的好坏。设δ (u) 为同一电池串中各单体电池电压的标准差, 电池数量为n, 则其标准差为:。标准差的数值各厂可以根据不同型号电池的技术参数等实际情况自行规定。建议F10设定δ (u) <0.3V。考虑电池设计寿命、测量成本及安全性, 新装电池建议每年量测一次电池端电压, 十年设计寿命等级电池使用超过三年后, 五年设计寿命等级电池使用超过两年后, 每季度量测一次电池端电压。如果有出现超出标准的电池组, 需要及时对电池组进行均充电。电池在浮充状态下, 使用直流电表测量每个电池两极柱之间的电压。由于实际测量的误差或者极柱等方面的影响, 电池端电压只是检测电池性能的一个参考数据, 不能作为电池更换的标准。对电池进行数次均充电后, 当电池的浮充电压超过规定所用的时间低于一个季度时, 建议及时考虑进行电池性能的测量。具体测量方法如下:
1) 放电前确定市电正常, 电池浮充电压正常;
2) 然后关闭主回路电源, 由蓄电池单独供电;
3) 测量电池放电电流, 验算放电电流倍数, 根据电池的性能表格查得额定容量的百分数;
4) 测量室温、测各电池端电压一次 (每10min测量一次) ;
5) 整组电池中只要有一个电池达到放电终止电压 (十厂暂规定10.5V) , 立即恢复主回路供电;
6) 查表计算得出的电池容量的值小于其额定容量的80%时, 就需要更换电池;
定期测量每个电池极柱的温度。由于电池充放电、尤其是市电停电时的充放电, 可能会造成本来锁紧度可以的电池连接端子由于热胀冷缩而松动;或者电池安装时, 电池间连接端子锁紧度不够。电池间连接处 (极柱) 的连接不可靠时, 会影响电池的使用寿命, 甚至发生电池故障。这种状况很明显的外在表现是相应电池极柱温度的偏高, 所以定期测量电池极柱温度是检测电池连接是否可靠、保证电池寿命的另一有效方法。电池极柱温度测量, 建议在电池放电过程中进行测量, 测量前需要先确定电池环境温度T0, 以测量所有极柱温度与环境温度的温度差来衡量连接头是否存在问题, 即E (T) =Ti-T0。在E (T) 不超过3℃时, 属于正常。市电正常时, 电池端子的温度不易显出异常, 所以建议在年度岁修进行电池放电测试时或者对电池进行均充电时, 对电池端子温度进行测量并作记录。测量频率建议一年一次。用红外线点温枪瞄准对应的极柱螺栓连接处, 被测量点与点温枪枪口的距离最好在1m左右, 并垂直于测试点表面, 被测量点与点温枪枪口之间没有温度干扰环境。从点温枪的显示屏上读出各测试点的温度, 并作记录。
定期巡检UPS电池组的浮充电压及环境温度。电池的过早报废, 最主要的原因是环境温度较高、浮充电压设定不合理。所以定期巡检UPS电池组的浮充电压及环境温度很重要。在环境温度25℃左右时, 浮充电压在13.38V~13.62V之间, 最佳值在13.5V左右。浮充电压的高低对UPS电池有很大影响, 所以:1) 如果巡检发现浮充电压有异常, 需要及时变更;2) 电池最适宜的环境温度是20~25摄氏度。环境温度增加会加大电解液的电离度, 使内阻减小, 每增加10度, 电池寿命即会降低为原来的一半;当环境温度低于5摄氏度, 电池的容量就会逐渐降低。根据以上分析, 温度过高或者过低需要及时协调机械课进行更改温度设置或者空调设备改善, 如果暂时不能或者不可能进行温度改善时, 单体电池的浮充电压要随着环境温度的升高而降低, 随着环境温度的降低而升高, 可以按照0.03V/℃变化。电池柜的设计对电池的寿命有很大影响。电池柜不宜做成密闭空间, 需要有足够的通风孔, 并且电池柜内最好不要超过3层, 每层电池上层空间要有一个电池的高度, 另外电池柜不适合添加风扇, 以避免局部散热过快。条件允许的情况下, 电池柜与主机、电池柜与电池柜的距离要不小于1m, 电池柜距离墙体等固定物体不小于0.5m。UPS房间空调设计量要达到UPS所有部件发热量的120%, 房间空气循环方向要与UPS内部空气循环方向一致, 这样才能避免像PCWUPS房间一样房间温度过高、房间温度局部过热的情况。建议巡检频率, 每周一次。
4 通过上述的原理探究、影响条件讨论以及如何第一时间掌握电池的不良状况
我们得出如下运行要求:UPS环境温度适宜, 房间通风良好, UPS电池柜要有通风孔, 且电池层之间要保持间距, 电池密度不宜过大等条件。为了能找到12V免维护铅酸电池的功能优良、安全、花费低的最佳结合点。总结第三章的论述, 平常运行人员要做到如下必要的巡检、检测动作。
摘要：数据中心、银行系统、重要工厂等都需要较多的不间断电源 (UPS) , 任何UPS出现故障, 或者在市电异常时任何UPS不能正常供电, 都会造成不可估量的损失。UPS的重要性导致了它的保养的重要性。UPS电池是整个UPS平均无故障时间最短的一种配件, 所以, 电池的优劣及电池的保养就显得十分重要。本文在分析12V免维护铅酸电池原理的基础上, 针对此电池的保养技术进行总结。
关键词：不间断电源,UPS,电池,环境
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带有以太网接口的Sitop UPS1600的主要特点包括:可以为控制器或工控机 (IPC) 提供稳定可靠的电源保证。例如, 一组计算机以主从模式组成网络。在外电网故障情况下, 用户仍可通过网络关闭连接到直流供电网络的设备。设备可以按照预先设定的顺序关闭, 并进入定义的休眠模式。采用Sitop UPS1600, 用户可以避免突然断电等事故对设备和工件造成的损坏。
西门子Sitop UPS1600包括两个型号, 均采用24V电压, 额定输出电流分别为10A和20A。同时, 该产品还可提供三倍额定电流输出, 用于无故障启动
IPC等容性或感性负载。Sitop UPS1600可快速充电, 用于断电缓冲后迅速恢复电量。
Sitop UPS1100电池模块系列能够提供3.2Ah和7Ah两种蓄电池容量, 可匹配DC-UPS模块。
Sitop UPS1600还配备电池管理系统:它可以自动检测所连接的电池, 并且选择最佳温控充电特性。该设备还能不断地监控充电状态和电池寿命, 方便用户及时发现老化电池。Sitop UPS1600也可独立运行, 为设备提供不间断电源, 使用电池模块的电量甚至可以启动柴油发电机。
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