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分析市電供電和斷電兩種狀態(tài)下UPS的工作過程:

1、市電正常時(shí),交流電通過主電輸入端口,交流電輸入經(jīng)整流濾波變換成直流后,再通過SPWM逆變器逆變,然后交流電供給輸出,后通過逆變靜態(tài)開關(guān)切換到用戶負(fù)載,形成整個(gè)供電的通路。在UPS系統(tǒng)中,之所以在市電供電的情況下還需經(jīng)過整流、逆變等電路,而不是直接由市電給后端的用戶負(fù)載供電,其目的是提高供電、用電的質(zhì)量。同時(shí),通過整流后的直流也給予電池組充電,詳細(xì)過程見圖三,工作路線見圖中的標(biāo)示。

三、電源解決方案分析

對于整個(gè)系統(tǒng)而言,各功能電路的工作電源的重要性是不言而喻的,因?yàn)橐坏┕ぷ麟娫闯霈F(xiàn)故障,整個(gè)裝置就陷入癱瘓狀態(tài),正常工作就無從談起,因此工作電源必須可靠、 。

1、整流/充電電路:

整流/充電在UPS中主要由兩個(gè)作用:一是將交流電整流成直流電,經(jīng)濾波供逆變器使用,二是給蓄電池提供充電電壓,對蓄電池進(jìn)行充電�？刂齐娐肥钦麄�(gè)整流/充電電路的核心,因?yàn)闊o論是整流直流輸出作為逆變器的輸入控制,還是給蓄電池充放電的控制,必須保證控制可靠、穩(wěn)定、有序,因此一般會(huì)采用微機(jī)控制為核心的控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)測量與采集、脈沖輸出與同步,信號輸出等功能,見下圖五。

UPS(Uninterruptible Power System),即不間斷電源系統(tǒng),是一種含有儲(chǔ)能裝置(通常為蓄電池),以逆變器為主要組成部分的恒電壓、恒頻率輸出的不間斷電源系統(tǒng)。主要應(yīng)用于要求設(shè)備24小時(shí)供電的場合,如通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備等。當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí),UPS立即將機(jī)內(nèi)儲(chǔ)能裝置的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)交流電,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。

關(guān)鍵字:UPS、整流、逆變器、開關(guān)電源

圖一是個(gè)非常典型的UPS在地鐵中的應(yīng)用,從上圖中可以明顯看到,該系統(tǒng)包含配電柜、UPS電源和外置維護(hù)開關(guān),終端負(fù)載為各機(jī)電系統(tǒng),如信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)。配電柜的作用是對用電設(shè)備進(jìn)行配電和控制,在電路出現(xiàn)過載、短路和漏電時(shí),配電柜還可以進(jìn)行斷電保護(hù);外置維護(hù)開關(guān)主要是在維護(hù)檢測過程中閉合,旁路掉UPS的電路,使電能從外置維護(hù)開關(guān)的電路上通過,實(shí)現(xiàn)了在保證后端負(fù)載能夠得到正常供電的情況下不影響對設(shè)備的維護(hù);在市電異常,配電柜斷電的情況下,UPS電源通過儲(chǔ)能裝置給后端的設(shè)備供電。

UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖二,主要由五部分組成:電源輸入電路,進(jìn)行AC/DC變換的整流器,進(jìn)行DC/AC變換的逆變器,輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的。凈化功能由儲(chǔ)能電池來完成,由于整流器對瞬時(shí)脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流能量的功能外,對整流器來說就像接了一只大容量電容器,其等效電容量的大小,與儲(chǔ)能電池容量大小成正比。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(dòng)旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。