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UPS不間斷電源工作原理及應用說明

一、引言

保證任何情況下的正常供電，是冶金行業的重要基礎。為此,除工業電網正常供電外，還需配備UPS供電系統。UPS電源是保障供電穩定和連續性的重要設備，因其主要機智能化程度高，儲能器材采用免維護蓄電池，使得在運行中往往忽略了對該系統的維護與檢修。其實維護的好壞，對電源的壽命和故障率有很大影響，下面根據我們使用中的具體情況和維護經驗介紹UPS電源的使用注意事項和日常維護要求。

雖說各企業配置的UPS供電系統設備型號及系統容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS電源類型選擇上各站都選擇了在線式，這時因為在線式UPS電源系統具有對各類供電的零時間切換，自身供電時間的長短可選，并具有穩壓、穩頻、凈化的特點。UHA1R-0100

當UPS電源系統本身出現故障時有自動旁路功能，當需要檢修時可采用手動旁路，使檢修、供電互不影響。在功率選擇上，萊鋼中小型棒材生產線選用了中功率系統。

二、UPS電源系統

UPS電源系統由4部分組成：整流、儲能、變換和開關控制。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時（該變化應滿足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就象接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開關，主機自檢故障后的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。

如圖1所示，在電網電壓工作正常時，給負載供電如所示，而且，同時給儲能電池充電；當突發停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池工給負載所需電源，維持正常的生產（如粗黑→所示）；當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電（如虛線所示）。

UPS電源系統主要分兩大部分，主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于主機部分，并與負載屬那種性質有關，因為UPS電源對不同性能的負載驅動能力不同，通常負載功率應滿足UPS電源70％的額定功率。儲能電池容量的選取當負載功率確定后主要取決其后備時間的長短，這個時間因各企業情況不同而不同，主要由備用電源的接入時間來定，通常在幾分鐘或幾個小時不等。萊鋼中小型棒材生產線因生產需要不允許斷電，因此，UPS電源系統在檢測到電網電壓中斷后，可自行啟動供電，且隨著儲能電池慢慢放電，儲能電池的容量隨著時間會逐漸降低，考慮到壽命終止時儲能電池容量下降到50％并留有一定的余量，我廠UPS電源系統的工作時間當儲能電池滿容量時為2小時，半容量為1小時。UHA1R-0100

2.1電源工作原理

2.1.1 AC-DC變換：將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網的沖擊。

2.2 .2 DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態范圍內輸出阻抗特別小，具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術，及快速短路保護技術，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。

2.3.3 控制驅動：控制驅動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關和顯示驅動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調制的控制，由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。不間斷電源工作原理框圖如圖2所示。

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