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UPS電源系統(tǒng)和工作原理
  
    • 一.UPS電源系統(tǒng)
      UPS電源系統(tǒng)由4部分組成:整流、儲能、變換和開關(guān)控制。其系統(tǒng)的穩(wěn)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(guān)整流器,本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)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(wěn)定則由變換器來完成,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)工作開關(guān),主機(jī)自檢故障后的自動旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。在電網(wǎng)電壓工作正常時,給負(fù)載供電如所示,而且,同時給儲能電池充電;當(dāng)突發(fā)停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池工給負(fù)載所需電源,維持正常的生產(chǎn);當(dāng)由于生產(chǎn)需要,負(fù)載嚴(yán)重過載時,由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電。
    • UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分,主機(jī)和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于主機(jī)部分,并與負(fù)載屬那種性質(zhì)有關(guān),因?yàn)閁PS電源對不同性能的負(fù)載驅(qū)動能力不同,通常負(fù)載功率應(yīng)滿足UPS電源70%的額定功率。儲能電池容量的選取當(dāng)負(fù)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(yè)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(chǎn)線因生產(chǎn)需要不允許斷電,因此,UPS電源系統(tǒng)在檢測到電網(wǎng)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緋厝萘肯陸檔?0%并留有一定的余量,我廠UPS電源系統(tǒng)的工作時間當(dāng)儲能電池滿容量時為2小時,半容量為1小時。
    • 二.電源工作原理
      2.1.1 AC-DC變換:將電網(wǎng)來的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷?,供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路,可避免開機(jī)時對電網(wǎng)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(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小,具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限
    • 流技術(shù),及快速短路保護(hù)技術(shù),使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負(fù)載沖擊或短路,均可安全可靠地工作。
    • 2.3.3 控制驅(qū)動:控制驅(qū)動是完成整機(jī)功能控制的核心,它除了提供檢測、保護(hù)、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外,還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制,由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。
    • 2.3電源工作過程
    • 當(dāng)市電正常380Vac時,直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓,同時市電對電流充電。當(dāng)任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當(dāng)電池能量即將耗盡時,不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警,并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能,當(dāng)發(fā)生超載(150%負(fù)載)時,跳到旁路狀態(tài),并在負(fù)載正常時自動返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載(超過200%額定負(fù)載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài),此時前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關(guān),重新開機(jī)即開始恢復(fù)工作。為使不間斷電源充分工作,避免在過載或欠載下運(yùn)行,電源在開機(jī)前,首先計(jì)算負(fù)載容量。FR-UK型不間斷電源(標(biāo)稱額定功率)80%的阻性負(fù)載設(shè)計(jì)負(fù)載能力,一般帶計(jì)算機(jī)負(fù)載時; 可承受的按下式估算:
    • ∑i=1 n Pi≤P
    • 其中P為不間斷電源輸出容量(VA),P為第i個負(fù)載伏安數(shù)
    • 每套PLC功率: 220V*0.5=110VA 每臺操作站功率: 220V*2A=440VA IBM PC客戶機(jī)及服務(wù)器:220V*1.5A=330VA 則總功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA
    • 因此,在這條棒材生產(chǎn)線上,采用10KVA的不間斷電源比較合適。
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