UPS开关电源（精选十篇）
UPS开关电源 篇1
在实际工程中, 经常遇到工程师将UPS (带有外置蓄电池) 和开关电源 (电源模块) 混淆使用, 为了减少通信安全事故, 故写此篇来详细研究两种电源系统的放电过程的特性。
1 UPS电源系统、开关电源系统的工作原理, 在通信系统中的作用
(1) 为了便于理解UPS电源系统 (电池外置) 的内部构造, 通过图-1来示意。
UPS (Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply) , 即不间断电源, 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, 主要用于给电力电子设备提供不间断的电力供应。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, 同时它还向电池充电;当市电中断 (事故停电) 时, UPS立即将电池的电能, 通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电, 使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
(2) 为了便于理解开关电源系统 (电池外置) 的内部构造, 通过图-2来示意。
开关电源是利用现代电力电子技术, 控制开关管开通和关断的时间比率, 维持稳定输出电压的一种电源, 开关电源一般由脉冲宽度调制 (PWM) 控制IC和MOSFET构成。其功能是将电能质量较差的原生态电源 (粗电) , 如市电电源或蓄电池电源, 转换成满足设备要求的质量较高的直流电压 (精电) 。
(3) 二者区别与联系
从表中可以清楚的得知:UPS和开关电源的电能来源、输出在任何状况都是一样的。貌似看不出二者有何区别, 所以就造成很多工程师把二者当做同一个设备了。
在工程中, 有工程师将UPS (外置蓄电池) , 当做整流设备使用, 具体连接方式为:将UPS的输入连接在市电上, 将UPS输出 (辅) 同时连接在蓄电池和通信设备上, UPS的输出上不接任何设备。具体连接入图3。
现我们就这种连接进行如下分析:
设定设备的功耗为60W, 且电池始终输出功耗为60W固定不变。市电未停的时刻, 设备输入端电压、电流分析:
从图中可以看出市电停止的后, 电压逐步降低, 为了设备能保持正常工作, 电流必须持续升高, 因为此时的设备是直接接着电池, 未经过UPS的限流电路 (即设备与蓄电池直接连接) , 势必造成设备的电流无限升高, 造成线路过热, 设备烧毁、电池过放电损坏。
如果采用正确的整流器供电, 则市电停了的结果是:10小时的时候, 开关电源的LVD自动断开供电, 从而保护蓄电池过放电, 也保护了电源线、设备的安全。
2 故障浅析
我们要想真正的弄明白二者的区别, 需要从蓄电池与二者的连接位置, 以及二者在市电故障时, 电流的变化曲线图来分析。
将UPS用做整流器的全过程分析:
设备初次加电后, UPS对外输出的电流有两个方向:一个是流向蓄电池, 另外是流向设备, 随后启动设备, 设备正常运行, 用户认为这样连接是正确的, 其实这种用法, 设备启动初期, 因为市电未出现停电, 貌似能正常运行, 实际上掩盖了很严重的安全隐患。
(1) 设备未经过限流, 限压电路, 直接与蓄电池对接, 很容易出现电流过大, 造成设备烧毁, UPS过载的隐患。
(2) 当市电停的时候, 蓄电池未经过最低电压保护电路, 每次都是出现过放电的情况, 蓄电池很快就会损毁、且很容易出现电流过大, 造成设备烧毁的隐患。
(3) 因为最初UPS设计的时候, UPS主机到蓄电池之间的线径是按照只有蓄电池的电流经过考虑的, 而实际的用法中, 这段电源线在市电二次来的时候, 经过此段电源线的电流是蓄电池充电电流与设备工作电流之和, UPS主机的直流端口很容易出现电流过大, 造成UPS设备烧毁隐患。
(4) UPS交流输出端, 始终处于空载状态, 会浪费交流电路的无效功率。
3 结语
从上文我们不难看出, 整流柜 (模块) 与UPS的功能是完全不同的, 决不能乱用, 错用。
摘要：通信电源作为通信系统的“心脏”, 它包含的内容非常广泛。在实际的通信工程中, 我们会发现UPS与开关电源应用混乱的情况时有发生, 给通信安全有较大的隐患。本文将UPS与开关电源二者的区别进入深入的分析和探讨。
关键词：UPS,开关电源,网络安全
参考文献
Ups稳压电源申请 篇2
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UPS电源蓄电池容量选择探讨 篇3
关键词：UPS电源 蓄电池容量 电池选配 研究 方法
中图分类号：TM91 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0087-01
众所周知，蓄电池作为UPS的心脏，有着举足轻重的地位。根据相关统计，大约30%的UPS电源故障是由于蓄电池的损坏造成的。因此，蓄电池管理系统的好坏直接关系着UPS系统整体运行状况是否正常。
1 UPS电源运用
UPS电源是常用的后备电源，广泛的运用在企业、矿山、航天、政府、通讯、医院、学校、工业、国防、电力、交通、能源、消防、电站、铁路、公路、飞机、轮船、计算机存储、应急照明、网络服务等场所，能够及时在在市电断电后提供后备电力，是当今社会不可缺少的电源。现代设备最不愿意发生的事情就是突然停电，突然的停电会给生产和生活造成重大损失，特别是信息时代，数据的传送、备份必不可少，一旦停电损失不可估量，它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，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
UPS电源是是现代企业重要的供电后备电源，常规的日常管理主要是电源巡检，电参数测量，故障检查，定期放电，定期更换蓄电池。
2 UPS电源选型误区
UPS电源是一种特殊的专用电源，很多用户对此并不了解多少，在选购时往往对主机关注很多，对配套的电池不关注，或者不太知道需要配多少容量电池，这给一些经销商带来一些商机，最常见的错误选择有两种。
2.1 低成本选型
有些客户从成本考虑，希望买便宜的UPS电源，哪家经销商报价低就买哪家经销商的产品，这样的选择导致了经销商为了满足用户低报价的心里，只有大幅度减少电池的容量压低整体成本降低售价获得生意，这种配置在用户今后实际使用中根本无法满足用户的实际需求，放电时间很短，起不到备份的作用，等用户在使用发现这个问题后，生意已经做完，后悔来不及了。造成这种结果主要是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为只要买了就能满足使用，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致无法满足使用要求。
2.2 高成本选型
有些客户对价格承受力较强，希望买到好的产品，对这样的优质用户，经销商常采用大幅度增加电池的容量提高产品的整体报价，获得较高的利润，但在今后的实际使用中用户发现根本不需要这么大的容量，浪费过多的电池，造成这种结果同样是用户不懂UPS电源的放电时间与电池容量、负载功率三者之间的关系，以为蓄电池越多越好，多了待机时间长，蓄电池是消耗品，以后还要更换，过多的投资属于浪费，最后导致较大的浪费。
3 怎样选择蓄电池
选择蓄电池的容量，要取决于几个至关重要的参数，这每个参数都要根据客户根据实际需要提供，不能盲目选择或猜测。
3.1 UPS电源的输出电压
例如：比如客户UPS电源功率需要220 V交流电，这就要根据UPS主机的技术指标，选择相应的电源组，以12 V蓄电池为例，正常标称12 V电压的蓄电池，在充满电压时为13.8 V，再把相同的电池串联和并联就能组成需要的电压，尽量选择同厂家同型号的电池，这样内阻一致，使用寿命长。如用12 V蓄电池40节蓄电池串联就可以得到理论直流电压480 V，在刚充满时552 V，在放电过程中蓄电池直流电压逐渐下降，截止点一般单节蓄电池可以选在 10.5～11 V，整组电池截止点420～440 V，截止点电压选太低蓄电池过放电容易损坏，截止点电压选太高蓄电池不能充分放电造成UPS电源待机时间短。
3.2 断电后负载的实际功率
在选择UPS电源时，用户必须了解在断电后的延时时间，可以采用行业中通用的算法的计算，实际计算还要参考实际情况加以修正。
现在市场上的UPS电源效率不同，甚至差别很大，效率低的只有60%，效率高的可到90%，选择效率高的UPS电源不但可以节省首次投资，今后也可以节省大量的电费。
现举例说明一下计算原理，阐明UPS电源的计算方法，得到实际输出的功率。
例如：标注一台UPS电源功率10 kV，效率为80%，则实际输出功率，
实际输出功率=10 kVA X 0.8=8 kW
这8 kW就是UPS电源的实际输出功率，只能按这个功率配负载，若负载超过实际输出功率，则会导致UPS电源在工作时自动保护或损坏。
3.3 UPS电源在停电后延时时间
例如： 比如客户UPS电源功率为在断市电后能正常工作24 h以上，不能够刚好设计在断市电后UPS电源工作24 h，原因是蓄电池都是有衰减了，一般规定蓄电池容量下降到额定容量的60%时，蓄电池可以报废更换，如果设计时没有考虑到容量衰减，在蓄电池使用一段时间后，断电将不能满足客户要求待机24 h以上，正确的计算方法是24/60%=40 h，新电池设计应按40 h设计，等到容量衰减到60%时仍能满足客户提出的待机时间要求。
3.4 计算出蓄电池需要的准确容量
（实际输出功率/电池电压）X延时时间=蓄电池组总容量
延时时间假如是需要24 h，UPS电源实际输出功率8 kW，电压480 V，计算如下
（8000 W/480 V）×24 H=400 AH（蓄电池组总容量）
3.5 蓄电池选型
蓄电池的种类很多，多少是12 V直流电压，常见的12 V蓄电池主要有：12V5AH、12V7AH，12V17AH、12A24AH、12V38AH、12V65AH、12V100A、12V100AH等，如果需要蓄电池输出电压为480 V，根据据算480 V/12 V=40节，把40节蓄电池串联在一起，就可以得到需要的电压，40节电池串联后的容量等于1只电池的标称容量，如果需要更大的容量就必须并联更多的蓄电池或者改用容量更大的蓄电池。
如果需要480V400AH的容量，就可以采用12V100AH的蓄电池160节蓄电池组合，每组40组，共4组并联在一起。
4 结语
综合上述分析计算，蓄电池的选择需要考虑多种因素，最后拿出最经济合理的方案实施，采用在满足客户要求的前提下节约投资。
参考文献
[1]朱松然.铅蓄电池技术[M].北京；机械出版社，2002.
[2]郭炳焜.化学电源[M].长沙：中南工业大学出版社，2000.
[3]W.X.Shen，C.C.Chan，K.T.Chau.A new battery available capacity indicator for electric vehicles using neural network[J].Journal of Power Sources， 2007，43（6）：817-826.
不间断电源(UPS)及其维护 篇4
在对不间断电源UPS进行维护之前, 了解UPS电源的工作原理是关键。UPS电源的工作原理, 其具体内容如下:
1.1当电网供电正常时, 电网输入的电压一路经过滤波器除去电网中的高频干扰, 得到想要的干净的电压, 然后进入充电器对蓄电池充电;另一路进入整流器进行整流, 将交流电转变为平滑的直流电供给逆变器, 这时, 逆变器又将直流电转变成220V、50HZ的交流电提供给负载。
1.2控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心。
1.3电源工作过程:当市电正常时, UPS输入交流电通过充电电路对蓄电池进行充电, 同时AC/DC电路将交流电转化为直流电, 再通过脉冲宽度调制技术, 由逆变器将直流电逆变成交流电供给负载, 起到无级稳压的作用, 而当市电停电时, 蓄电池开始放电, 这时蓄电池储存的电能通过逆变器变成交流电提供给负载使用。这样在任何时候, 逆变器都始终处于工作状态, 这样真正实现了对负载提供稳压、稳频的电流以及零转换时间。
2 ups的维护
UPS的维护主要包括四个方面的内容, 分别是主机的维护、日常维护、蓄电池的维护和避免人为操作失误性故障, 关于UPS维护的具体措施下文将逐一进行分析:
2.1 主机的维护
对于UPS主机的维护, 不仅要注意对防尘和易坏零件的维护, 还应检查防雷器、避免频繁的开关机, 以及对UPS的工作环境也有一定的要求:
(1) UPS在正常使用的情况下, 主机的维护工作很少, 主要是防尘和定期除尘, 特别对于煤矿机房使用中, 空气中的灰粒较多, 机内的风机将灰尘带入机内沉积, 当遇到空气潮湿时会引起主机控制混乱而造成主机工作不正常。 (2) 主机的易坏零件主要是风扇和防雷器。定期检查UPS风扇运转的情况, 检查是否有风从背板吹出, 对温度高的地方就更重要。 (3) 防雷器的检查, 主要是看防雷器的指示状态是不是正常, 防雷器的外形是否正常, 是否失效, 接触是否良好。 (4) 避免频繁的开关机, 最好长时间处于开机状态。 (5) ups应工作在干燥、通风、清洁的环境中, 避免热源, 阳光直射。
2.2 ups的日常维护
2.2.1机房工作人员要做好UPS的日检, 月检, 和年检。Ups日检主要检查控制面板, 确认所有的LED指示灯正常, 液晶屏显示的所有参数正常, 面板上没有报警。同时要注意听有无和平时不一样的声音, 检查风扇是否正常运行。由于风扇如果不正常, 在故障的开始, ups还能正常输出, 对其故障不易发现, 但时如果发现不及时, 温度过高, ups就会自动关机。
2.2.2再则就是防雷器的检查。雷击是所有电器的天敌。一定要注意保证ups的有效屏蔽和接地保护。在ups具备有效的屏蔽和良好的保护接地的前提下, 一定要做好电源线和通信线的防雷过压保护。
2.2.3还有就是要注意在ups输出端禁止接有带感性的负载, 而对于通信机房来说, ups的输出主要是网络通讯设备.使用Ups电源时, 应遵守产品说明书中的有关规定, 保证所接的火线、零线、地线符合要求, 机房工作人员不得随意改变其相互顺序。
2.2.4严格按正确的开机、关机顺序进行操作, 以免误操作损坏ups。
2.2.5严禁频繁地关闭和开启ups, 正常情况下关闭ups电源后, 至少要等6秒后才能开启ups电源, 否则ups可能进入“启动失败”的状态, ups即无市电输出又无逆变输出。
2.2.6严禁ups超负使用。
2.3 蓄电池的维护
蓄电池可以说是ups的核心, 对于蓄电池的维护, 可以从以下几个方面入手:
(1) 蓄电池对环境温度要求较高, 工作环境一般要求在20℃~25℃之间, 低于15℃时, 其放电容量下降, 温度每降低1℃, 其容量下降1%, 而温度过高 (大于30℃) 其寿命就会缩短。 (2) 电池不宜放电至低于预定的终止电压, 否则将导致过放电, 而反复的过放电则会导致容量难以恢复。 (3) 蓄电池放电必须具备一定的条件, 首先可能在市电可以保障的时候, 这样可以保证假如UPS有故障, 有负载不会有影响。 (4) 由于蓄电池的内部化学反应不是完全可逆的, 完全深度放电的次数是有限的, 不能对电池进行频繁的深度放电, 那样对电池的容量会有损坏。蓄电池的容量下降到80%以下, 蓄电池就进入了急剧衰退的状态下, 衰退期很短, 可能在一次核对放电后几个月就失效了, 而在后面的时间中, 蓄电池组就存在很大的事故隐患。 (5) 对于不经常停电的地方, 应每隔一个季度对ups进行一次人为的断电, 让ups电源在逆变状态下工作一段时间, 以便让蓄电池维持良好的充放电特性, 延长使用寿命。 (6) 电池的放电要求, 一般ups对电池放电有放电保护装置, 也就是放电至保护关机后, 电池又可以恢复到一定电压, 但此时不能重新开机, 否则会使电池过放电, 会损坏电池的使用寿命。 (7) 注意防雷击。要保证避雷措施一定有效, 同时要有有效的保护接地。 (8) 要定期对ups电源进行维护工作, 清除机内的积尘。 (9) 要定期测量蓄电池的电压, 如要发现不正常的情况一定查出原理, 及时更换有问题的电池。 (10) 要对电池核对性放电, 电池的核对性放电不是追求放出电池容量的百分之多少, 而是要关注并发现有问题的电池, 经过对有问题的电池的核对性放电实验, 可以防止事故, 以免放电中有问题的电池恶化为反极电池。
2.4 避免人为操作失误性故障
在日常工作中, 由于维护人员的疏忽未及时发现故障隐患, 或发现了却未及时采取相应措施而导致的UPS故障也非常常见。UPS运行时应按时对电池进行维护, 发现有容量明显降低的电池, 应立即更换。因为电池的损坏过程有的是逐渐积累造成的, 也有的是瞬间发生的。在对蓄电池的维护中就曾遇到过此类情况, 做月维护时个别电池虽然浮充电压稍低, 但还未到完全不能使用的程度, 而在当月市电停电后, 有一组电池却完全不能放电。所以, 一旦发现电池有故障时, 要及时进行更换, 以免酿成事故。
3 结束语
综上所述, 不间断电源 (UPS) 及其维护是一项综合的系统工程, 具有长期性和复杂性。在维护不间断电源 (UPS) 的过程中, 对ups的维护应在了解UPS工作原理的基础上, 制定并严格遵循科学有效的方法, 注重主机的维护、日常维护、蓄电池的维护以及避免人为操作失误性故障, 不断探索维护不间断电源 (UPS) 的策略, 使ups的故障率降低到最小程度, 只有这样, 才能不断提高不间断电源 (UPS) 的维护水平, 不间断地为设备提供安全、可靠的洁净电源。
参考文献
[1]陈素申.UPS电源的工作原理及维护[J].广播电视信息 (下半月刊) , 2008 (03) .
[2]赵淑珍, 何伟.浅析通信电源系统的维护与使用[J].黑龙江科技信息, 2010 (33) .
[3]沈经颖.浅议静态不间断电源 (USP) 技术现状与发展前景[J].中国高新技术企业, 2008 (06) .
UPS不间断电源火灾预防 篇5
山特UPS河南总代理 山特UPS河南总代理山特UPS郑州总代理松下蓄电池河南总代理爱克赛UPS河南总代理汤浅蓄电池河南总代理艾默生河南总代理SANTAK河南总代理UPS河南售后维修由于UPS电源要为数据中心提供不间断的电源服务，持续的工作对机器的耗损也很大，所以在应用的过程中，需要预防电气火灾的发生。机房数据中心在建设时，一般都会做好消防防范措施，也要对UPS不间断电源整套设备与IT设备进行可隔离措施，不过电气之间一旦发生火灾，还是会牵连了到的。我们应该采取相对的预防措施。
首先是蓄电池运输后验货问题
蓄电池是UPS电源的应用关键，在UPS电池安装过程中，接线柱紧固是一个繁琐的重复劳动。一些大型数据中心，容量大、要求后备时间长，电池数量就会是数以千计的，每节电池就有2个接线柱，这么多的工作只靠1～2名工人来完成，疏忽就会难免，如若现场有没有很好的对施工质量把控，就很有可能遗留一个或几个接线柱未紧固的隐患。因开机调试电池充放电电流都不会很大，此类隐患在UPS开机调试运行过程中并不能及时得以体现。在使用过程中随着负载量的增加UPS输出电流随即增大，如果再次出现市电中断UPS电池放电情况则极有可能引起电池起火。所以，在安装过程中应有专人对电池安装质量进行把控。蓄电池组跨接线接线端子压接问题，与电池接线柱一样，电池跨接线接线端子压接也是一个繁琐的重复劳动，在工作中随着体力下降、注意力下降等原因会出现个别接线端子压接不紧，或压接过度导致断芯情况。压接不紧的在安装过程中随着接线柱螺丝动作会渐渐脱出接线端子，导致虚接；断芯导线载流能力下降，两种情况在大电流放电下可能会使线缆、接线端子过热，发生线缆起火情况，还有可能造成接线柱温度升高，电池起火。所以，应对所有接线端子压接进行二次排查。
蓄电池接线柱安装问题，在电池安装过程中，接线柱紧固是一个繁琐的重复劳动。一些大型数据中心，容量大、要求后备时间长，电池数量就会是数以千计的，每节电池就有2个接线柱，这么多的工作只靠1～2名工人来完成，疏忽就会难免，如若现场有没有很好的对施工质量把控，就很有可能遗留一个或几个接线柱未紧固的隐患。因开机调试电池充放电电流都不会很大，此类隐患在UPS开机调试运行过程中并不能及时得以体现。在使用过程中随着负载量的增加UPS输出电流随即增大，如果再次出现市电中断UPS电池放电情况则极有可能引起电池起火。所以，在安装过程中应有专人对电池安装质量进行把控。
交流不间断电源UPS的维护及使用 篇6
关键词：UPS工作原理 维护 电源 使用
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0051-01
UPS（Uninterruptible Power System）是一种含有储能装置的恒压频电源，即不间断电源。UPS能提供不间断的电力输出，服务对象有电力电子设备、单台计算机、网络系统等。
UPS要长期安全、稳定、可靠工作，主要决定因素有：UPS本身质量、安装质量和用户使用质量。在用户使用质量方面，要注意使用环境、供电质量及日常维护质量。
1 UPS电源组成及工作原理
UPS从60年代的旋转发电机发展至具有智能化程度的静止式全电子化电路，一般均指静止式UPS，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。
UPS的组成包括整流充电器、储能机构、逆变器、旁路开关及测控电路。主要组成部分是逆变器。
进入市电输入正常时，UPS通过市电转化为负载供电，在这种情况下UPS相当是一台交流市电稳压器，与此同时，UPS也为可成为自身的内部充电电池;当市电中断发生停电事故时，UPS能将内部的电能转化成220 V的交流电供应给负载，确保负载能够正常的使用，并且受到保护。
2 UPS电源日常维护
2.1 UPS主机的维护
UPS电源主机属于重要的供电设备，对于UPS主机来说一般情况下维护量并不太多，技术参数是维护工作的重点，另外还要检查UPS各连接线有无松动和接触不牢的情况，定期进行防尘和除尘。
2.1.1 运行环境要求
（1）设备应当处在干净的环境，周围应预留50～80 cm的空间，以便设备的散热和维修。
（2）设备安装的位置不应被阳光直射，设备所处的环境不应过于潮湿，不应有可燃及腐蚀性气体。
（3）电池组最佳工作环境为15～25 ℃，如环境温度超出此范围，每生高或降低10℃，则电池组寿命将降低50%。
2.1.2 相关参数的监测、调整及功能实现
（1）每天观察 UPS显示控制操面板，确认液晶显示面板上的各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内，在显示记录内没有出现任何故障和报警信息[1]。
（2）观察面板显示屏三相 UPS的负载分配，使其尽量平衡，可以减少输出零地电压升高和斜波电流。
（3）值班人员在巡视 UPS设备时要闻一闻主机有无异味。听一听主机风扇和变压器有无异常声音。
（4）感性负载如日光灯、激光打印机、电动机、空调等一定不要带。启动冲击大，启动电流大，如果UPS容量不足，容易造成瞬间超载。
2.2 蓄电池的维护
保证蓄电池处于良好的工作状态，尽早发现性能下降的电池，改善其使用状况，能够有效地延长蓄电池的工作使用时间，使UPS对系统供电的稳定性和安全性得到提高，大大提高系统的可靠程度。
2.2.1 运行环境要求
20～25 ℃是电池的最佳环境温度，电池的实际使用寿命会因温度每增加10℃而缩短一半，电池会因温度过低而内阻增大，其放电容量會降低[2]。
2.2.2 物理性检查项目
（1）若电池有连接线松动变形和漏液甚至破裂的现象，应马上更换电池组。
（2）检查电池及连接处升温有否异常;极柱是否有变形、损伤或腐蚀现象。
2.2.3 日常维护
检查电池外观是否完好，清洁电池，外壳是否有变形和渗漏情况，测量电池温度、电池两端电压;检查连接部分是否有松动，重新拧紧连接处的螺钉;检查连接触点有无“盐化”现象，检测连接条压降，用测温仪检查电池触点有没发热。
2.2.4 定期维护
浅放电的维护时间每月要进行一次，每次的时间为1个小时左右。主要是为了检测各个单体电池的容量，从中发现个别电池的容量是否下降，若出现容量下降，那么就会造成UPS在电池模式带载时由于放电的时间不够长，会直接影响到整个电池组的效率，从而也将导致UPS无法正常工作，易出现系统关机、负载断电等现象，从而产生巨大影响。
2.2.5 注意事项
（1）避免过电流充电和过电压充电，否则蓄电池寿命缩短甚至烧坏。
（2）避免用快速充电器充电，应使用有防过流和过压功能的充电器充电。
（3）禁止超负载使用，UPS电源的负载控制在30%～60%额定输出功率范围内较为合适。
（4）电池放电至保护关机后不要重新开机，否则会造成电池过放电。UPS的电池必须重新充电后才能投入正常使用。
2.3 操作规程
（1）按照开机、关机顺序操作，避免负载突然加上或突然减载时，UPS电源的电压输出波动大而无法正常工作。
（2）禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后至少等待6s钟后才能开启UPS电源。
2.4 运输及故障处理
（1）运输。
UPS是精密仪器设备，在运输途中请不要有大的倾斜及震动。在搬运是应使用插车。
（2）故障处理。
首先请检查设备的安装，布线，以及输入市电是否符合要求，确认是否是由于操作的失误引起的问题。
3 结语
如何确保UPS能正常的运行系统工作，那么维护是关键，只有对UPS电源的维护足够重视，采取科学的维护手段，才能将UPS发挥的淋漓尽致。
参考文献
[1] 周志敏.UPS应用与故障诊断[M].中国电力出版社，2008：305.
浅谈卫星地球站UPS电源 篇7
随着广播电视事业的发展, 卫星地球站的安全播出是广播电视安全播出中的重中之重。因此, 作为机房电力保障系统中重要的组成部分, UPS系统必须要有非常高的稳定性和可靠性。如何合理使用和科学维护UPS电源, 提高机房供电质量, 杜绝因供电系统的各种故障造成对安全播出的影响, 是广播电视事业发展的重要因素之一。
1 UPS电源工作原理
UPS (Uninterruptible Power System) 不间断供电系统具有稳压、稳频、隔离、净化电源等作用, 从UPS的发展历史来看, 其经历了由旋转型工作方式到现在大量使用的静止转换工作方式的UPS。静止型UPS从其位于市电与负载之间的工作方式来区分可分为在线式、后备式和互动式。而在线式UPS无论从工作原理、电路组成、技术水平及使用方法等方面基本占据了UPS产品的主导地位, 以下就在线式UPS电源的工作原理做一简述。
在线式UPS的电路组成及框图如图1所示。其工作原理是当市电的电压和频率符合UPS的输入参数值时, 经过AC/DC整流器变换为直流电源, 此直流电源是下一级DC/AC逆变器的直流输入电源, 同时还为备用蓄电池组提供充电电流。逆变器将输入的直流电压经PWM全桥变换后经静态开关输出一个叠加有高频成分的工频正弦波电压, 而后经过输出滤波电路把正弦波电压上的高频成分滤除掉, 在输出端便得到失真度较小的正弦波电压。这种UPS能将市电隔离, 市电正常时, 过滤市电供给负载净化的电源, 市电中断或不能满足UPS的输入要求时, UPS的输入AC/DC整流器将关闭, 此时后备蓄电池以无切换时间的方式向逆变器供电, 以保证输出端负载得到连续稳定的高质量供电, 当市电恢复供电时, 蓄电池组便停止向逆变器供电, 此时机内充电器向蓄电池组补充消耗的电能, 以备下次使用。当市电存在且在UPS输入允许范围之内时, 由于DC/AC整流器发生故障或负载功率大于逆变器输出额定功率时, 为保证负载仍能正常工作, 逆变器输出端的静态开关切换到旁路供电状态, 此时市电通过输入滤波电路和输出端静态开关直接为负载供电。当逆变器恢复正常或负载功率降到逆变器输出额定功率之内时, 输出静态开关将自动由旁路供电切换到逆变供电状态。UPS的输出输入滤波器一般为无源滤波器, 市电电网一侧的滤波器主要是滤除电网中的高频干扰和噪声电压。输出滤波器主要是把输出正弦波电压上的高频成分滤除。UPS的控制电路较为复杂, 尤其是三相输入三相输出的大型UPS, 其告警及保护功能非常齐全, 这就使得其识别、控制、保护电路较为复杂庞大, 而且这些电路之间的相互动作与控制必须符合设计的时序与逻辑关系。控制电路的组成主要包括:输入交流电压、频率、相序、蓄电池组电压及容量检测电路、输出频率和相位跟踪电路、DC/AC逆变器PWM控制电路、静态开关状态识别与驱动电路、启动控制电路、各种告警信号处理及保护驱动电路、运行状态显示电路、蓄电池充电器的控制电路等。三进三出的UPS输出功率一般都在20 kVA以上直至400 kVA或更大。我站使用Galaxy 5000两台60 kVA双机并联冗余系统。
2 UPS的使用及维护
UPS电源系统按使用要求功率余量不大, 在使用中要避免随意增加大功率的额外设备, 也不容许在满负载状态下长期运行, 但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在不间断状态下运行的, 增加大功率负载, 即使是在基本满载状态下工作, 都会造成主机出故障。自备发电机的输出电压、波形、频率、幅度等应满足UPS电源对输入各参数的要求, 发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率, 否则任一条件不符, 将会造成UPS电源工作异常或损坏。UPS电源在正常使用情况下, 主机的维护工作很少, 主要是防尘和定期除尘, 防止主机内的风机将灰尘带入机内沉积, 当遇到空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常。大量灰尘也会造成元器件散热不好, 一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时检查各连接件和插件有无松动和接触不牢的情况。
蓄电池是实现UPS不间断供电的重要组成部分, 是UPS的“心脏”, 不管UPS系统多么复杂, 其性能最终决定于它的电池, 如果电池失效再好的UPS也无法提供后备电源, 如何监视电池以精确地预测其临界失效期和如何延长电池的有效寿命是保证UPS供电系统稳定和可靠性的关键。
蓄电池的正确使用、定期维护以及合理地设置UPS电池管理系统中的重要参数, 可使蓄电池的实际使用寿命尽可能接近设计使用寿命, 减少设备资金的再投入, 尽可能地避免由于蓄电池故障所造成的不必要损失、减少故障发生。对于密封铅酸蓄电池在使用过程中主要是注意UPS及其备用电池组的周围工作环境温度不宜超过30度, 当电池工作环境温度超过35度时, 由于电池内部损耗增加, 电池本身的“存储寿命”将会缩短。如果选配有温度补偿功能充电器的UPS, 可以使电池的寿命延长30%～50%, 因为当环境温度升高时, 电池所允许的浮充电压阈值下降, 此时, 若浮充电压为固定, 势必对电池组置于“过压充电”工作状态, 加剧电池的化学反应造成蓄电池中的水分子大量电解, 放出氢气和氧气而逸出, 电解液不断干涸, 电池容量减少, 从而缩短电池的寿命, 环境温度补偿技术能随温度的变化调节浮充充电电压, 不至使电池组处于过压充电状态, 只是相对地提高了蓄电池的使用寿命, 还不能由此根本解决环境温度过高而造成使用寿命缩短的问题。另外当环境温度较低时, 尽管有的充电温度补偿范围较宽, 但由于电池内部电解液的温度特性将会造成蓄电池输出的实际容量下降, 充电器的温度补偿功能对蓄电池因环境温度较低使输出容量下降的问题是无法解决的, 解决电池由于工作温度过高而缩短使用寿命的最根本方法是在机房配备空调设备, 使环境工作温度控制在25度左右。其次, 密封铅酸蓄电池要注意避免的另一种现象是深度放电。密封铅酸蓄电池的单体放电终止电压值与其放电电流的大小有着规定的对应关系。如电池以10小时放电率放电, 即电池标称容量1/10的电流放电, 规定放电电压到单体电压1.8 V时应停止放电, 若此时仍使电池继续放电, 电池单体电压过低时, 便发生了过放电现象, 也即深度放电, 密封铅酸蓄电池深度放电必然会使其有效循环次数减少, 缩短电池使用寿命。如深度放电后不能及时进行充电则会更快加速电池的早期失效。大电流、小电流是针对电池容量而言的, 例如:100 AH的电池, 当放电电流为0.5C, 即100×0.5 A=50 A以上时称大电流放电;小于0.01C即1A的放电电流称小电流放电。小电流放电很容易造成涓流放电, 使电池永久性的损坏。研究发现, 电池的放电电流越大, 电池所允许的终止放电电压越小;相反, 放电电流越小, 电池所允许的终止放电电压越大。UPS的电池管理系统中都具有蓄电池组放电终止电压保护功能。在智能化程度较高的电池管理系统中, 其电池放电终止电压保护点是随电池组放电电流的大小而自动调节的。这样既可使后备电池组的能源得到较充分利用, 又不会使电池进入有害的深度放电状态。
对于与UPS连机开始运行或闲置的电池组一定要定期维护。在UPS备用电池组定期维护时一定要采取可靠的措施确保在电池组放电维持时间内, UPS的负载不能中断供电。此时可采用两台同等容量、同型号的UPS, 其输出端共同通过自动转换柜以热备份方式对负载供电。把主供电的UPS用手动转为电池供电, 同时要注意观察UPS显示屏上显示的电池剩余容量, 但此时不必担心由于电池组电压突然下降造成UPS关机, 因为另一台UPS在交流市电供电下以热备份方式工作, 一旦主机关断, 备机便立即投入供电。采用这种放电方法时, 主机备用电池组的放电容量可在20%～30%左右即可达到放电维护的目的。
备用电池组的另一种维护是对电池组进行短时间的均衡充电。这是因为电池组在长时期的浮充备用状态下或经过多次循环使用后, 由于其内部原因会出现端电压、内阻不一致的现象。为了消除这种不均衡现象的故障隐患, 进行均衡充电时每个电池的单体电压可充到2.3 V～2.4 V, 充电电流要限制在0.2×电池容量以内, 在这种均衡充电状态下5个小时左右而后转入正常浮充状态。密封铅酸蓄电池的均衡充电维护应在环境温度为20～25度时进行, 至于何时对电池组进行均衡充电, 应根据电池组的实际使用情况而定。一般经过均衡充电后电池组中的电压、内阻不平衡现象可得到改善, 可延长电池组的使用寿命。
3结束语
UPS不间断电源是地球站重要的不可缺少的设备, 但要UPS电源真正成为不间断电源, 保障广播电视信号可靠地传输, 必须加强对它的管理与维护。
参考文献
无逆变高效率UPS电源 篇8
十九世纪末,交流输电以决定性的胜利取代了直流输电,目的是为了提高远距离输电的效率;一百多年后的今天,在绝大部分电子线路都是直流供电的情况下,在UPS领域,交流220V(或380V)似乎仍然是个终极目标;这目的也是为了节省从UPS到用电器那10-1m～101m传输距离上的损耗?其实那只是一种理所当然,只是习惯而已。
1) 个人电脑供电系统概述
目前,个人电脑的供电主要由机箱电源和液晶显示器电源组成,其典型参数要求如表1所示。
2) 传统UPS电源概述
用传统的UPS电源给个人电脑供电,不管是什么模式,都至少包括以下几个部分,如图1所示。
目前,逆变器的效率在不断提高,但实际效率最高按90%算,AC/DC开关电源的效率一般也能达到90%;由此可见,逆变器加上一级AC/DC变换的效率只能达到80%。
3) 无逆变UPS电源
根据目前个人电脑供电系统的特点,可设计出无逆变电路的UPS供电系统,如图2或图3所示。由DC/DC变换器将蓄电池的直流电直接变换成各部分电路所需的直流电压,从而代替了图1中的开关电源1、开关电源2和逆变器。而目前DC/DC变换器的效率也可以做到90%,由于少了一个环节,所以提高了效率。
方案一:如图2所示,220V交流电通过AC/DC开关电源变换成12V直流电,一路给蓄电池充电,另一路通过升压变换成300V直流电,然后再通过DC/DC变换成计算机所需的各组直流电;当市电不正常时,由蓄电池(12V)经过升压变换成300V直流电,然后再由DC/DC变换器输出所需的各组直流电。
方案二:如图3所示,把220V交流电的整流/滤波电路从AC/DC转换器中分离出来,300V直流电压,一路直接给DC/DC变换器;另一路给充电器电路,由充电器电路变换成15V左右的直流电,对蓄电池充电;当市电不正常时,由电池组(12V)通过升压变换成300V直流电,然后在由DC/DC变换成所需的各组直流电。
从这两种方案的比较来看,方案一中的AC/DC变换器中除了一个12V大电流的AC/DC之处,其实也必然包含整流/滤波电路和充电器电路;而且绝大部分时间里,市电是正常的;综合上所述,方案二更合理。
1无逆变UPS电源的设计
本文主要讨论方案二中的主要电路DC/DC变换器、升压变换器和辅助电源三个部分。
1.1 DC/DC变换器
DC/DC变换器是本电路的核心部分,其性能好坏直接决定输出各组直流电的质量。通过分析比较,采用由UC3875控制的移相全桥软开关变换器。UC3875芯片是美国UNITRODE公司生产的移相式谐振变换器控制集成电路,各引脚对应功能如表2所示(以20PINNJ封装为例)。
1.1.1 UC3875控制的移相全桥软开关变换器的控制部分原理
图4是采用UC3875芯片组成的全桥软开关DC/DC变换器lc移相控制器外围电路图。UC3875是设计移相零电压谐振PWM开关电源的器件,它可对全桥开关的相位进行相位移动,实现全桥功率级定频脉宽调制控制。通过功率开关器件的输出电容充/放电,在输出电容充/放电结束(即电压为零)时实现零电压开通。相位控制的特点体现在UC3875的四个输出端分别驱动A/B,D/C两个半桥,可单独进行导通延时(即死区时间)的控制,在该死区时间内确保下一个功率开关器件的输出电容放电完毕,为即将导通的开关器件提供电压开通条件。在全桥模式下,移相控制的优点得到充分体现。
图中Uc为输出级电源电压,Ui为主芯片电源电压。R102与R103对1脚输出的基准电压进行分压,给内部误差放大器提供参考电压。光耦合器U102的输入取自输出电压采样电路(图5中的U203),经R104、R105分压后输入到内部误差放大器反相输入端;内部误差放大器输出控制内部的相位调节器,从而控制OUTA、OUTB或OUTC、OUTD的相位。T201(原绕组在图5中)、U104、R106和R113构成电流取样电路,接内部电流故障比较器的同相输入,用于实现电流故障和软启动功能。16脚通过C109接地使内部高频振荡器工作于自激振荡状态。18脚通过R101接Ui,19脚通过C106接地构成SLOPE/RAWP端电压工作型斜面产生和斜度补偿电路。R107/C107和R108/C108为时间延迟电路。T102为全桥输出变压器,二极管VD101～VD104用于泄放变压器初级的反向电动势。
1.1.2 全桥变换器输出电路
传统的PWM型开关电源具有控制简单的优点,缺点是开关损失随开关频率的提高而增加,造成PWM变换器开关损失较大。移相式PWM控制器能较好地克服传统PWM技术的缺点,它通过移相使全桥的四个开关轮流导通。在同一桥臂的两个开关管轮流导通过程中,通过变压器的漏感与开关管的输出寄生电容组成谐振腔使电容上的电压以最快的速度放电,保证开关管处于零电压开关状态(ZVS),从而避免了开关工作过程中电压电流的重叠。
如图5所示,QA、QB、QC和QD为MOSFET晶体管,构成全桥变换主电路,栅极由UC3875的输出变压器T102的副绕组驱动。T204为主输出变压器,T201为电流取样互感器。D201、D202、L201、C201等组成整流滤波电路,输出+12V/10A直流电;计算机除+5VSB之外,其它各组电压都可以按照相同的方式输出(在图中用L2345表示)。U203是UC19432电压比较器,与外围电路构成电压取样放大,由J101输出,接图4中的光电耦合输入。
1.2蓄电池升压变换器的设计
如图6所示,该变换器的控制电路是以SG3525为核心,采用恒频脉宽调制方式实现半桥变换输出。R303、C303、R309构成自激振荡器。16脚输出基准电压,通过R313分压输入2脚作为内部误差放大器的参考电压;输出电压(300V)经过R310、R311分压得到取样电压Uf,经R305接入内部误差放大器的反相输入端,内部误差放大器输出去控制PWM。11、14脚为脉冲输出,经T301T和T302驱动功率管Q301T和Q302,构成半桥输出电路;T303为主变压器输出。R310和R311同时兼为输出最低维持电流回路。
1.3辅助电源设计
如图7所示,辅助电源采用单端自激式开关电源(RINGING CHOKE CONVERTER,简称RCC型开关电源),是开关电源中常用的一种辅助电源。其输出+12V用来作为UC3875和SG3252等电路的工作电源,输出+5VSB是计算机ATX电源标准所要求的待机电源。
1.4整机工作说明
上述各电路高频和较大电流输出状态,为了保证电路的稳定性,大部分电阻应该采用1/2W、1%的金属膜电阻,功率管(除Q301之外)均采用MOSFET晶体管,输出整流应选用快速恢复二极管。
作为一种为计算机供电的UPS系统,除了上述主要电路之外,还必须有充电电路、后备式UPS的切换电路以及UPS与负载(计算机)之间的通信电路。这些都可以采用传统成熟的电路技术,所以在这不再阐述。
2小结
无逆变器UPS电源,建立在高效率的DC/DC变换器的基础之上,去掉传统UPS电源中逆变器的损耗,显然可以有效提高UPS电源的整体效率。在半导体技术高速发展的条件下,为了节省能源和有色金属等有限的、不可再生的资源,统一各种电路的直流供电标准将成为可能,直流供电系统也许会成为将来的一种趋势,针对个人电脑的无逆变UPS电源方案可为之提供一种参考的模型。
摘要：液晶显示器已取代传统CRT显示器,个人电脑的主机和显示器都由直流供电;利用高效率的DC/DC转换器设计无逆变电路的UPS电源,可节省UPS电源的能量损耗和成本,并进一步提高电路的可靠性。
关键词：DC/DC转换,UC3875,全桥变换,无逆变器UPS
参考文献
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交流不间断电源UPS的研究 篇9
UPS是Uninterruptable Power System的简写, 即“不间断电源”, 实际上是指“交流不间断电源”, 主要的功能是对负载不间断地提供交流电。因为UPS电源可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率, 具有承受电网波动或扰动 (波涌、跌落、谐波) 、间断甚至短时停电的能力, 无论是线性负载或是非线性负载, UPS都有低阻抗输出的特性, 因此UPS电源系统得到了广泛的应用。
1 UPS的分类
目前UPS主要分为三种类型:后备式、在线互动式、双变换在线式UPS电源。
后备式UPS电路简单, 对电压的频率不稳、波形畸变以及从电网侵入的干扰等不良影响基本没有改善。
在线互动式UPS电源使用的是工频变压器, 当市电流入变压器后, 在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头拉入, 同时在双向变换器的作用下借助蓄电池的能量转换共同调节输出电压, 以此来达到比较好的稳压效果。当市电掉电时, 蓄电池通过双向变换器给变压器供电, 实现输出电压的不间断。
双变换在线式UPS电源的整流器多为可控硅整流器, 但也有IG-BT-PWM-DSP高频变换新一代整流器。当市电存在时, 实现AC->DC转换功能, 一方面向DC->AC逆变器提供能量, 同时向蓄电池充电。当逆变时, 完成DC->AC转换功能, 向输出端提供高质量的电能。无论是市电供电, 还是转向电池供电, 其转换时间均为零。近几年来一种新的技术是将交流稳压技术中的电压补偿原理应用到双变换在线式UPS电源的主电路中, 产生一种新的UPS电路结构型式, 被称为双逆变电压补偿在线式UPS电源。
2 UPS组成及工作原理
UPS电源系统由四个部分组成:整流、储能、变换和开关控制, 具体的工作原理如图1所示。
当市电正常输入时, UPS就将市电稳压后供给负载使用, 同时对机内蓄电池进行充电, 把能量储存在电池中, 当市电中断或输入故障时, UPS将机内电池的能量转换为220V交流电继续供负载使用, 使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。其中AC-DC变换的作用是将从电网中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, 可避免开机时对电网的冲击, 而DC-AC逆变电路则采用大功率IGBT模块全桥逆变电路, 具有很大的功率余量, 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, 均可安全可靠的工作。控制驱动是完成整机功能控制的核心, 它除了提供检测、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。
3 UPS设计关键技术
UPS按其容量大小不同可以分为30k VA以上的大功率UPS、5~30k VA的中功率UPS和5k VA以下的小功率UPS。
大功率UPS在技术、工艺、制造等多方面的难度也超出了中小功率的UPS, 大功率UPS的关键技术如下。
3.1 逆变技术。
当今逆变器的数字化控制方法成为交流电源领域的研究热点, 出现了多种离散化控制方法, 包括数字PID控制、状态反馈控制、无差拍控制、重复控制、模糊控制、神经网络控制等方法。上述各种控制方案都有其优势, 但是也有其不足。为了使UPS具有较好的鲁棒性、稳态精度、动态响应速度、输出电压波形畸变率等, 一种必然的发展趋势是各种方法相互渗透, 互相结合形成复合控制方案。复合控制是UPS逆变器的一个发展方向。
3.2 整流技术。
传统三相大功率UPS一般采用晶闸管整流技术, 在大功率段一般采用12相甚至24相整流技术。晶闸管整流的优点在于原理简单、控制方法成熟、效率高, 但是谐波电流大。为了防止对电网构成污染, 一般采用滤波器技术, 可将12脉冲整流的输入谐波电流降到6%以下。随着大容量全控器件的发展及控制水平的提高, 近年来出现了采用IGBT的高频整流技术, 由于这些电路结构可以不断运用各种新的数字控制方法, 它的功率因数可以达0.99以上, 谐波电流小于3%, 是一种真正的绿色电源, 近年来开始成为研究的热点。整流技术的热点主要集中在电压型三相整流技术和电流型三相整流技术两种方案。
3.3 并联技术。
在某些特殊场合, 如大规模IDC、机场等, 要求UPS的容量达到数兆伏安。由于功率器件和散热工艺等方面的限制, 必须将UPS并联才能达到所需的容量。并联技术的核心是各并联部分的均流问题。UPS的并联比一般的直流电源并联要复杂的多, 它必须满足以下三个条件:a.每个逆变器的输出电压的幅值必须相等。b.每个逆变器的输出电压的频率必须相等。c.逆变器的输出电压的相位必须一致。
4 UPS电源配置方法
4.1 UPS电源容量数配置方法。
通常情况下, 负载设备提供标称电压和标称电流, 负载容量数如下:负载容量数=电压数×电流数。
特殊情况下, 负载设备只给出了功率W数的信息, 容量数如下:负载容量数=功率×1.4。
应配UPS电源容量数=负载容量数÷0.7。
4.2 后备延时蓄电池配置方法。
a.UPS蓄电池的主要技术指标。UPS蓄电池的额定电压和额定容量是两个最常用的技术指标, 额定电压指UPS蓄电池正负极间的电压, 也称端电压。额定容量是指充足电的蓄电池放电到终止电压时输出的电量。在恒流放电的情况下, 容量Q=It。
式中Q—电池放出的电量, AH;I—放电电流, A;t—放电时间, h。
b.后备延时蓄电池配置方法。UPS蓄电池组额定电压≥UPS电源启动直流电压 (各UPS电源出厂时标明启动直流电压) 。
UPS电源功率×延时时间÷UPS电源启动直流电压=所需蓄电池安时数。
结语
随着不断地被开发出来的新技术在实践中的逐步应用, 可以预见:今后UPS电源将向着数字化、智能化、网络化的方向发展。
摘要：讨论了交流不间断电源UPS的分类、组成及工作原理、目前UPS设计的关键技术、电源配置方法, 并阐述了UPS的发展趋势。
关键词：交流不间断电源,UPS,逆变,整流,并联
参考文献
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UPS电源的定期维护与测试 篇10
UPS电源一般由主机和蓄电池组两部分组成, 主机在其安装投用后一般运行比较稳定, 而蓄电池组也多采用免维护密封铅酸蓄电池, 可以看出UPS电源的日常检查工作相对容易。然而, 化工生产装置一般处于长期运行状态, 对计算机、DCS等设备依赖较高, 此时为实现供电的高可靠性, 难以对UPS电源进行系统的检查、维护。因此, 在化工生产装置停工期间对已长期运行的UPS电源进行系统检查和电池养护有重要意义。
1 UPS电源主机部分的检查与维护
1.1 熟悉掌握UPS电源
兰州石化公司各生产装置因情况不同, 存在品牌、型号、规格不同的UPS电源。首先要根据设备实际情况熟悉其主机的型号、规格、参数, 做到了解其运行模式, 熟悉操作面板, 掌握正确的操作方法。
1.2 场地维护
UPS电源主机对环境温度要求不高, +5℃~40℃都能正常工作, 但要求室内清洁, 少尘, 否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。维护工作包括对主机外壳进行擦拭, 对所处的室内环境进行清理。
1.3 切换测试
UPS电源的运行模式有市电供电模式、旁路供电模式、电池供电模式、故障模式。UPS对生产装置中起关键作用的计算机、DCS等设备提供可靠电源, 当市电发生异常或掉电时, UPS必须可靠动作, 实现模式切换。切换测试需要操作UPS控制面板实现市电模式、旁路模式、电池模式的转换, 并观察显示面板能否正确显示切换过程, 确认所带负载工作能否正常连续工作。
1.4 吹扫、检查主机
西北地区气候干燥, 且空气中所含的灰粒也较多, 散热风扇会将灰尘吸入机内并沉积, 造成器件散热不好。生产装置停工为吹扫工作提供了条件。
正确停电顺序。为避免元器件受高电压冲击, 应当注意要先使其负载设备逐个关闭或切除, 再令主机空载运行10min待机身内热量排出后, 最后按面板“关”键完成关机。UPS电源关机以后, 还应继续静置一段时间, 待机内热量进一步释放。
吹扫前, 应确认UPS电源处于停机状态, 有条件的应切断市电电源、蓄电池组电源。由于UPS电源三相输入端设有滤波电容, 市电断电后端子间仍存有高电压, 应逐一将其对地放电。完成吹扫后, 应检查UPS电源内部部件是否完好, 有无发热痕迹;检查功率元件连线的连接端子有无松动, 若有松动则应拧紧;检查UPS电源中功率驱动元件和控制印刷板各插件连接是否可靠, 功率器件是否变色, 有无焦糊;检查直流电容、交流电容有无漏液、冒顶膨胀等现象, 检查电感器件是否变色绝缘漆, 是否脱落;检查进线电缆外观有无龟裂、破损;检查机内各电源保险完好程度, 是否安装牢固;检查UPS机壳是否可靠接地。
2 蓄电池组的维护
2.1 核查UPS负载
UPS电源负载功率一般须控制在额定功率的50%~80%, 不可以私自添加用电设备, 否则会加重UPS运行负担, 缩短使用寿命;当负载过轻时, UPS的效率降低, 输入电压、电流的畸变率增大, 不利于设备长周期运行。此外, 还应检查负载类型。电源输出端不易接入感性负载, 如风扇、空调、打印机等设备。还应注意UPS市电输入侧最好不要与其他非线性大功率负载并联, 如大型电动机、电梯等设备。这些设备起动时运行中会影响UPS输入侧的电压质量, 如果电源质量过差, 可能造成整流器动作, 引起控制系统误动作, 甚至导致UPS发生故障。
2.2 保持适宜环境温度
蓄电池一般采用免维护密封铅酸电池, 温度过高铅酸相互作用加强, 容易降低使用寿命;温度过低, 电极活性差, 电池容量下降。因此, 将UPS环境温度保持在20~25℃, 可以助于电池性能发挥、延长使用寿命。
2.3 电池检查
作为UPS电源的重要组成部分, 蓄电池组是保证UPS能在市电或旁路断电发生时, 继续保持供电的关键。尽管目前电池组一般采用免维护铅酸电池, 但实际工作中电池发生故障在UPS电源故障现象中依然占很大比重, 不可忽视。UPS电源关机以后, 相应的也应切断电池组的输出。鉴于多数UPS电池架都采用开放式的结构, 这样方便维护人员进行检查测量。
应检查电池外观是否完好有无变形、电解液泄漏;检查电池连接头有无松动, 电池正负极输出端有无腐蚀被氧化现象。若电池发生变形或产生漏液, 应立即对电池组经行整体更换, 决不能“一对一”置换。对于多数铅酸电池, 若温度适宜他们的使用寿命大约为3年, 一般不超过5年, 当使用年限接近或达到3年时, 还应使用内阻测量仪对电池进行测量。
2.4 充放电试验
UPS电源在市电供电正常时, 蓄电池组处于浮充电状态长期得不到使用, 应每3个月到半年对电池组进行一次冲、放电试验, 这样可以对电池容量进行检测, 评估电池的容量, 还可以消除电池内部的硫酸盐化。
做法:人为切断市电电源, 令UPS电源切换至电池工作模式让蓄电池组提供能量一段时间。电池放电时间视电池容量和电池端电压而定, 通常放电达到容量的30%~50%即可。当以实际负载计算放电时间时, 放电时间= (30%~50%) ×电池额定容量÷实际负载量, 电池的循环寿命与放电深度有关, 放电深度越深、循环寿命越短, 要避免80%以上过度放电。实验还应注意测量电池组端电压, 以电压为12V的电池为例, 放电后每节电池的平均电压不应小于10.5V。低于10.5V时, 电池或深度放电将不再恢复储电能力。
试验中应仔细测量、记录电池放电过程中固定时间间隔时刻的电池组端电压、电池温度、UPS电源输出电压和输出电流值, 以留日后对比使用。
3 开机及运行检查
考虑到对电池组的充放电实验, UPS主机检查完成后要将其开机, 然后再合电池组开关, 令其充电。开机后需要检查UPS运行面板或指示灯是否处于正常状态, 查看输入电压/电流、输出电压/电流有无异常;观察UPS散热风扇风量是否正常。测量电池组电压是否正常, 电池温度是否正常, 温度不得超过40℃。
4 结束语
利用设备停工间隙, 认真检查UPS主机并且对其进行正确的操作及采用正确方法对蓄电池组进行维护保养能有助于延长其工作寿命, 提高UPS电源的可靠性。
摘要：UPS不间断电源系统广泛应用在石油化工行业。结合笔者长期供职于化工企业的经验, 阐述了在生产装置停工期间, UPS电源主机和蓄电池组的检查和维护工作中的一些方法和注意事项。
关键词：电力规划,设计与施工,UPS电源,蓄电池
参考文献