《对数字化控制不间断电源系统的探讨毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对数字化控制不间断电源系统的探讨毕业论文.doc（30页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、对数字化控制不间断电源系统的探讨摘 要如今,高性能、高效率、小型轻量化和智能监控越来越成为各类不间断电源追求的目标，而数字控制技术的应用使得这些目标的实现更为简单。因此，对数字化控制不间断电源系统的探讨是十分必要和有意义的。 首先探讨了不间断电源的硬件架构，重点讲述了功率因数校正的整流器和逆变器主电路结构。以均值电流型功率因数校正技术为例详细分析了功率因数校正电路的工作原理，并给出了设计思路和设计时应注意的问题。对不间断电源的核心逆变器在连续状态和离散状态下进行了模型分析，指出逆变器模型是一个双输入单输出的非线性模型，但是其非线性仅体现在负载扰动上。 在硬件架构的基础上还介绍了系统的软件功能。
2、对不间断电源和市电之间的整流问题进行了深入的探讨，分析了整流的理论基础。对逆变器的控制技术，采用工程中应用广泛的PID控制器提高其动态性能和稳定性，介绍了参数的设计，并通过仿真详细分析其稳态和动态性能，对参数加以修正。关键词：不间断电源、功率因数校正、均值电流控制、整流。 ABSTRACTToday, high-performance, high efficiency, small lightweight and intelligent monitoring various types of uninterrupted power supply has increasingly become
3、the goal, and digital control technology allows the realization of these objectives is more simple. Therefore, digital control system of uninterrupted power supply is necessary and meaningful.First, the uninterrupted power supply of the hardware architecture to highlight the power factor correction
4、rectifier and inverter main circuit structure. The average current mode power factor correction technology as an example a detailed analysis of power factor correction circuit works, and gives design ideas and should pay attention to the problem. The core of the uninterrupted power supply - inverter
5、 in continuous state and discrete state model under analysis, pointed out that the inverter model is a two-input single-output nonlinear model, but only reflected in the nonlinear disturbances on the load . Based on the hardware architecture of the system also introduced software features. For unint
6、errupted power supply and electricity issues between the tracking phase-locked-depth discussions, analysis of the theoretical basis of lock-in technique, summarizes the analysis of two phase locking algorithm and the process and their respective lock algorithm. The inverter control technology, engin
7、eering PID controller is widely used in improving the dynamic performance and stability, the design parameters are introduced, and through detailed analysis of the steady-state simulation and dynamic performance parameters to be modified.KEY WORDS：Uninterrupted power supply, power factor correction,
8、 average current control, rectifier目录摘要、关键词1英文翻译1绪论 4第一章UPS在社会上扮演的重要角色1.1 我国市电供电的现状与问题 41.1.1供电质量的危害性 51.1.2电源故障及产生的原因 51.1.3 UPS具备的基本功能 6第二章 2.1 UPS市场及产品发展概述 7 2.1.1市场发展概述 7 2.1.2 UPS具备的基本功能 7 2.1.3 UPS电源的分类 8 2.1.4 UPS的基本原理 9 2.1.5 UPS主要技术指标 10 2.2 UPS的分类及连接技术的发展 11 2.2.1 UPS的分类 11 2.2.2 UPS的发展 11
9、 2.2.3 UPS性能分类 12 2.2.4 UPS日常维护 14 2.2.5 UPS行业标准实施和现状 15第三章UPS电源的应用和工作原理 193.1中小企业购买UPS电源需要看四大标准 193.2正弦波输出的后备式UPS工作原理 20第四章 UPS电源的分类及性能特点 21 4.1 后备式UPS 21 4.2 在线互动式UPS 23 4.3 传统双变换在线式UPS 254.4 变换在线式UPS 274.5 双总线冗余供电系统 29结束语 32致谢 32参考文献 33第一章 绪论UPS电源的问题在很大程度上是电池的问题，只要正确使用电池，并经常对电池进行维护，就能使其保持良好的状态，也就
10、解决了UPS电源的关键问题，就能保证UPS电源随时处于正常工作状态，也就可以使设备在安全的环境中工作。 UPS电源的电池种类很多，有开口的铅酸电池、阀控式铅酸电池、镉镍开口式电池以及其他类型的电池。目前常用的主要是阀控式铅酸电池、镉镍开口式电池，以上介绍的主要是阀控式铅酸电池在使用中的注意事项，如果使用的是镉镍开口式电池，可以参考本文，并根据镉镍开口式电池的使用说明书进行使用维护。1.1 我国市电供电的现状与问题市电即指公共电网。在同一个区域性电网上，连接着成千上万个不同性质的负载，其中一些大容量感性、容性、冲击性、高频变换性的负载，不仅从电网获取电能，还会反过来对电网造成污染，恶化局部乃至整
11、个电网的供电质量，造成电网电压的幅度变化、波形畸变、频率漂移或高频干扰等。另外，意外的自然灾害或人为事故，如地震、雷击、输变电系统短路或断路等，都会危害电力的正常供应，从而影响负载设备的正常运行。影响供电质量的一个重要原因是一个国家或地区的发动机总装容量和配电水平。供电网络、配电设备以及维护水平落后是供电质量差、可靠性低的重要原因。供电网络结构落后和供电线路损耗大，必然会加大电网终端用电设备的相互影响，加剧电网电压的波动、浪涌、尖峰干扰等现象，增加电网电压净化的难度，再加上用电部门对负载设备的分配不合理，负载功率因数、负载电流谐波、设备启、停对电网的干扰，这些都使得电网终端的供电质量进一步下降
12、。近年来，我国加大了对电网工程的改造力度，大力进行城市电网和农村电网的的改造，发动机总容量已能满足用户的需要。但其在供电设施和供电质量方面与国际先进水平相比，以及与我国的国民经济与社会地位相比还存在着很大的差距，详见表1-1。1-1。配电网运行、管理 国内现状国际先进水平用户年平均停电时间9.77h纽约10min，东京20min配电线路架空线为主，少量电缆，存在大量低压配电线路城市主要用电缆，低压线路短，或局限在建筑物内网络结构简单辐射式，少数双回线，缺少规划主干线，自动化环网结构（N-1），网络式结构（N-2）配电设备少油，真空，少量SF6定期维护、检测完成“无油化“改造，全部为真空或SF6
13、免维护自动化程度手动、自动兼有，手动操作为主自动、远动，可实现自动故障识别，隔离，网络重构故障停电时间几个小时1min维护、管理按计划执行AM/FM/GIS技术线路损耗8.6%5%6%表1-1 供电质量的问题比较从表1-1可以看出，即使我国发电机总装机容量能满足用电量的需求，也很难保证用电终端的的供电质量。1.1.1 供电质量问题的危害性电源质量是指供电设备的进线电源与正常稳定的50Hz正弦波电源之间在电源、电流、频率、以及波形上的偏差频繁度和严重的程度。在工业生产过程中，因电源质量问题造成的电源事故，其损失是不可低估的。例如像一份报纸，如果延误了出版日期，它所刊登的新闻就变成了历史，这样的日
14、报也就卖不出去了。在电视卫星直播过程中如果突然出现电源事故，信号就会无法传输，用户端就会无法看到正常的电视节目，对企业造成的影响显而易见。在现代化的医院中，抢救监护病人离不开一些电子监护仪器，而电源或设备的故障会造成生命危险。在商业及金融业，数据处理的活动非常重要和敏感，尤其是股票交易和金融交易的过程，而电源质量事故会造成数据丢失，其后果是无法估量的。1.1.2 电源故障及产生的原因电源故障产生的原因是很复杂的，根据大量负载设备运行的案例和对电网进行的监测测控，市电电压中存在的问题主要有以下几种：a.电涌：指市电电压有效值高于额定值110%，并且持续时间为一个至数个周期的现象。它主要是由于在同
15、一电网上的大型设备突然关机时，电网因突然卸载而产生的高压冲击。电脑及类似的敏感设备对可接受的电压值都有一定的范围，任何超出其设定范围的的峰值或有效值都会对元器件的安全构成威胁，影响其可靠性和寿命。b.高压尖脉冲：指峰值达上千伏，持续时间从0.1毫秒至几毫秒的脉冲电压。这主要是由于电弧放电、改善功率因数的电容器切换、感性负载的切换、静态放电或大型电气设备开关操作而产生的。c.电压下陷：指市电电压有效值介于额定值80%85%的低压状态，并且持续时间为一个至数个周期的情况，大型设备开机或大型电力变压器接入都可能造成电压下陷。d.频率偏移：指市电频率的变化超过3Hz，通常市电的频率还是比较稳定的，变化
16、范围在0.5Hz以内。f.电压不平衡：指三相电源各相的电压不对称。他是由于三相负载不平衡所致，他会使变压器内部产生环流或过热，并使三相电机的效率降低，对单相负载设备造成过（欠）电压。g.谐波畸变：指电压波形畸变，主要是非线性负载造成的。例如输入端有整流环节的大型设备，如UPS、稳压器、逆变器、变频器、电子镇流器等。h.持续欠电压或过电压：是市电长时间低于或高于额定的电压值。欠电压会造成设备运行不正常，如计算机系统故障，继电器线圈断开、鼠笼电动机过热；过电压会使电气电子设备永久损坏。以上各种电源故障产生的原因是很复杂的，有发电设备的原因，有电力传输不良的原因，有自然环境的原因，也有负载的原因。各
17、种现象也不是孤立出现的，由于某种原因影响供电质量时，往往是几种现象同时伴生出现。1.1.3 UPS具备的基本功能为负载设备提供连续的不间断的交流电能供给。具体采用的技术方法是：平时由电网系统供电，在电网出现异常而突然停电的时候，能够迅速地切换到UPS内部电源供电。由于负载设备对供电稳定性的要求不同，对选用的UPS的切换速度要求也有所不同。比如，计算机内部的滤波电容放电只能维持计算机工作810ms 的时间，如果超过这个时间，机器就进入自检重启状态。为了避免出现这些情况，必须要求UPS能在停电后10ms以内恢复对负载的正常供电，提供电压、频率稳定的，准确的交流电能供给。电网中的一些强脉冲尖峰、高能
18、浪涌等干扰也会引起计算机等一些电器设备的误操作而带来不必要的损失；市电供应在一些特殊情况下电压也会发生较大的波动，对精确设备的工作也会造成不量的影响。因此，UPS供电系统，实际上还需要起到稳定电压、频率，过滤洁净电源环境等功能。一些UPS系统，还具备过电压，过电流安全报警，或自动保护功能2.1 UPS市场及产品发展概述首先，就整体增长而言，在最近二三年内，中国UPS市场增长非常平稳，大约在 8%10%之间，而且这个状态将持续稳定，不太会出现大起大落的现象。其次，就客户需求而言，性能要求越来越高，而价格要求越来越低。这其实也是厂商之间竞争的结果，由于竞争加剧，使得客户的胃口越来越高，而给厂商成本
19、和利润都带来更大的压力。第三，由于现在多数行业都是公开招标，因此透明度还是比较高，市场秩序也相对更加规范，因此以前国内厂商倚重的本土化优势不再具有。第四，行业需求还是集中在政府、金融、电信三大领域，在新的需求放缓的情况下，主要是设备更新换代拉动需求。第五，中低端市场的上升势头会更为明显。这主要是由中小功率UPS产品广阔的应用前景决定的。中小功率UPS虽然在单价、利润率等方面与大功率产品无法相比，但由于其基数庞大，并且增长迅速，所以还将继续成为市场热点。2.1.1市场发展概述今天计算机技术、信息技术及其相关产业飞速发展，计算机在各行各业得到了广泛应用，于是UPS似乎也成了计算机系统设备的一个部分
20、。越来越多的重要数据、图象、文字由计算机处理和存贮，如果在工作中间突然停电，必然导致随机存贮器中的数据和程序丢失或损坏；更严重的是，如果此时计算机的读写磁头正在工作的话，极易造成磁头或磁盘的损坏；假如这些数据是在银行清算系统或是证券交易等系统中丢失的话，后果更将不堪设想。2.1.2 UPS具备的基本功能为负载设备提供连续的不间断的交流电能供给。具体采用的技术方法是：平时由电网系统供电，在电网出现异常而突然停电的时候，能够迅速地切换到UPS内部电源供电。由于负载设备对供电稳定性的要求不同，对选用的UPS的切换速度要求也有所不同。比如，计算机内部的滤波电容放电只能维持计算机工作810ms 的时间，
21、如果超过这个时间，机器就进入自检重启状态。为了避免出现这些情况，必须要求UPS能在停电后10ms以内恢复对负载的正常供电，提供电压、频率稳定的，准确的交流电能供给。电网中的一些强脉冲尖峰、高能浪涌等干扰也会引起计算机等一些电器设备的误操作而带来不必要的损失；市电供应在一些特殊情况下电压也会发生较大的波动，对精确设备的工作也会造成不量的影响。因此，UPS供电系统，实际上还需要起到稳定电压、频率，过滤洁净电源环境等功能。一些UPS系统，还具备过电压，过电流安全报警，或自动保护功能。2.1.3 UPS电源的分类在线式（online）UPS供电系统 其单机功率：0.7kVA1500kVA。该系统的主备
22、供电通路都是通过逆变器向负载供电的，由于市电经过了完善的滤波及逆变转换，所以它能为负载提供高质量的、纯净的正弦波电源。并且它的抗雷击能力也是一流的。 准在线式UPS 单机功率0.7kVA20kVA。这种UPS的逆变器只有当市电电压低于150V或高于264V时才投入工作，向负载提供高质量的正弦波电源；而当电压在150264V之间时，逆变器停止工作，UPS 向用户负载提供经铁磁谐振稳压器或经变压器抽头调压处理的一般市电电源。 后备（offline）正弦波输出式UPS电源单机输出功率：0.25kVA2kVA左右。当市电在170264V范围内时，它向负载提供经变压器抽头调压处理过的一般市电电源，仅当市
23、电电源的电压低于170V或高于264V时，逆变器才工作，蓄电池贮存的直流电逆变为正弦交流电向负载输出。4 后备（offline）方波输出式UPS电源其单机输出功率：0.25kVA1kVA。该种机型与后备正弦波机型的不同之处在于当市电电压低于165V或高于270V时向负载提供的是具有稳压特性的50Hz方波电源。该机在方波输出时，适宜接阻害性负载，如果接感性负载的话，会烧毁UPS的逆变器或对负载产生损坏。2.1.4 UPS的基本原理 图2-1 UPS工作原理图Inverter逆变器Static switch静态开关Control circuit with microprocessor用微处理器控制
24、电路Rectifier整流器Input mains输入电源Bypass line input separate旁路线输入External Battery外部电池Output输出Standard Jumper on terminal board端子接线板上的标准跳线Signallings and command panel信号与命令板1Harmonic reduction Filter谐波过滤器(*)Only Harmonics reduction Filter version只有谐波降低过滤器的型号(*)Two rectifier in 12pulse version12脉冲整流器的型号DB1
25、5 femaleDB15凹DB9 femaleDB9凹DB9 maleDB9凸Remote control and signals遥控与信号1-9 RS 232-1 line - for PC1-9 RS 232-1线-用于PC1-9 RS 232-2 line - for Modem1-9 RS 232-1线-用于调制解调器Backfeed Protection供电保护工作过程如下：市电电源先经过输入滤波器，将市电中的高频电磁干扰、射频干扰、尖峰脉冲等干扰进行吸收、抑制处理，然后分成四路进入下面不同的处理部分： （1）送到具有 “功率团数校正功能”的整流器输人端进行整流处理。 （2）进入 U
26、PS锁相同步电路，提取同步信号以便逆变器在市电停电时将蓄电池组产生的直流电进行瞬时同步逆变，保证负载侧供电的同步连续性。 （3）经充电器对UPS所配置的蓄电池组进行“浮充”式充电，以便市电中断时向逆变器提供充足的逆变能源。其浮充电压应为电池组标称端电压的1.125倍。 （4）直接经交流旁路供电通道馈送到切换开关的常闭触点上。这样设计的目的是为了在当逆变器或微处理器发生故障时直接由市电向负载供电避免负载供电中断，同时，启动蜂鸣器报警，提示值班人员采取措施。这也是UPS高可靠性的一个体现。2.1.5 UPS主要技术指标新型UPS中的逆变器大多采用了PWM技术，同时采用了石英晶体振荡控制逆变器的频率
27、，通过电压负反馈电路确保输出电压的稳定。它具开关电源的一系列特定点，通过精确调整脉冲宽度，保证功率稳定输出，同时，开关管在截止期间没有电流流过，故自身损耗很小，主要技术指标如下： 1、额定输出功率和最大输出功率 2、切换时间 3、输出电压稳定度，参考值 0.52 4、输出频率稳定度，参考值 0.010.5% 5、输出波形纯正（正弦波输出），电压畸变小于1，不存在潜波失真的问题 6、效率高、损耗低。参考指标高于 90 7、故障率低、维护容易。由于微处理器监控技术和先进的IGBT驱动型SPWM等高技术的采用，目前的UPS已达到了极高的可靠性水平，对于大型UPS电源来讲，其单机的年均无故障工作时间（
28、MTBF）超过20万小时已不成问题。如果采用双总线输出的多机“冗余”型UPS供电系统，其MTBF甚至可达100万小时数量级。2.2 UPS的分类及连接技术的发展2.2.1 UPS的分类UPS的种类繁多，可以从不同方面进行分类。 按照输出功率（容量）S的大小来分，从国内外的文献上有两种分法。一是分为4等：微型，S3kVA；小型，3kVAS10kVA;中型，10kVAS100kVA;大型，S100kVA。二是分为3等：小型，S100kVA。 按照输入输出方式来分，有单相输入单相输出；两相输入两相输出；三相输入三相输出（包括三相三线制与三相四线制两种）；三相输入单相输出。 按照输出电压波形来分，有方
29、波,阶梯波与正弦波三种。 按照供电时间t的长短来分，有短时间供电（t30min）和长时间供电（0.5ht10h）两种。短时供电中，一般的UPS标准后备时间有10min与30min两种。 按照工作原理来分，有动态式（前述电动机发电机组合）与静态式。静态式又分为后备式、在线互动式与在线式三种。在线式又有双变换在线式与双逆变电压补偿在线式等。2.2.2 UPS的发展20世纪60年代以前，电网电源通过整流器输出直流，驱动带有很大飞轮的直流电动机，该电动机再带动交流发电机，发电机发出交流给负载供电。当电网电源中断后，利用飞轮的惯性使发电机继续旋转发电，同时起动油机并使其转速与发电机转速相同，再使油机离合
30、器与发电机相连继续发电。这种方式虽然工作可靠，但设备笨重、效率低、噪声大，现已基本淘汰。 20世纪60年代，UPS主要采用晶闸管，研究的重点是逆变换流技术，并随着逆变技术的不断完善，得到了较为广泛的应用。存在的问题是：当时的普通晶闸管不具有自关断特性，加上抗干扰能力较差，影响了UPS工作的可靠性。 20世纪70年代，逆导晶闸管得到应用，使得UPS装置小型化，同时采用冗余并联技术又提高了UPS的可靠性与输出功率。 20世纪80年代，PWM技术的出现以及GTO和晶体管模块的应用，使UPS结构紧凑，装置更小，同时使用频率更高。 20世纪90年代至今，采用了交流输入的瞬时值控制方案和输出电压瞬时值控制
31、技术，以及GTR、VMOS、IGBT的应用，使UPS的功率因数得到进一步提高，其保护功能也进一步完善。 现在，人们正在研究采用具有容错功能的冗余配置方案，解决当某台UPS故障后，其他UPS 装置继续同步（同频、同相、同幅）给负载供电的问题；另外，人们在研究UPS和计算机网络之间建立双向通信调控功能，实现计算机网络对UPS的监控。总之，随着电子技术的不断进步，UPS必将朝着高可靠性、智能化、小型化的方向发展。2.2.3 UPS性能分类（1）后备式UPS 它是最早出现的静态式UPS，由蓄电池、充电器、逆变器、自动稳压电路与转换开关组成。技术成熟，价格便宜，其功率多在2kVA以下，最大不超过3kVA
32、，现在应用比较广泛。其性能特点： 电网供电时的市电利用率高，在98%以上。 输入的功率因数与输入电流谐波的大小由负载的性质决定。 对负载电流的波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载能力等没有严格的限制，输出能力强。 输出电压的稳定度与精度都比较差。 电网断电时，输出转换开关受切换电流能力与动作时间的限制，转换时间一般要410ms。 鉴于上述情况，后备式UPS只能用于一般要求下的小容量负载设备。 （2）在线互动式UPS 这种UPS由蓄电池、双向逆变器（或称整流/逆变器）、自动稳压器与转换开关组成。它克服了后备式UPS的不足（主要是存在一定的转换时间），同时输出功率也增大到5kVA，属于并联功率传
33、输方式。其性能特点： 具有后备式UPS的前4个特点，但由于它的逆变器直接接在输出端，处于热备份状态，因而对输出电压尖峰干扰有抑制作用。 电网供电时可靠性高，同时逆变器给蓄电池充电，且充电能力强。 电网断电时，UPS的开关转换时间比后备式小得多。如果在输入开关与自动稳压器之间串一电感，逆变器可立即向负载供电，可使转换时间减少到零。 UPS的输出功率因数有所降低。 鉴于上述特点，在线式互动式UPS用于要求较高的小容量负载设备上。 （3） 双变换在线式UPS 这种UPS由蓄电池、整流器、两个逆变器与静态开关组成。属于串联功率传输方式，输出功率大，目前大功率的UPS多属于这种形式。其性能特点： 无论电
34、网断电与否，都由逆变器给负载供电，供电质量高。 电网断电时，UPS输出电压不受任何影响，没有转换时间。 由于逆变器承担负载的全部功率，使得UPS的输出能力欠缺，并且对负载提出电流峰值因数、过载能力、输出功率因数等方面的限制条件。 由于当电网供电时两个逆变器都还承担负载的全部功率，使得UPS的整机效率较低：当S100kVA时，=90%92%。 如果其中的整流器采用可控整流时，无功损耗大，输入功率因数低，且输入谐波电流对电网造成较大的污染。 这种UPS现在有采用IGBTPWMDSP整流技术或功率因数校正技术，使输入功率因数大大提高（接近1），输入谐波电流也可降低到3%以下，同时还具有一定的节能效果
35、。它可以用于要求高的不同功率（尤其是大功率）的负载设备上。 （4） 双逆变电压补偿在线式UPS 这种UPS由蓄电池、AC/DC/AC逆变器与DC/AC逆变器组成，它的主电路中采用了交流稳压技术中的电压补偿原理（Delte变换），它属于串并联功率传输方式，输出功率大，同时可以克服双变换在线式UPS的不足。其性能特点： 具有双变换在线式UPS的前2个特点，即供电质量高，不存在转换时间。 两个逆变器中有一个逆变器（AC/DC/AC）兼备对输入端功率因数的校正，可使功率因数提高到0.99，输入谐波电流减少到小于3%。 电网供电时，两个逆变器承担的最大功率只为输出功率的1/5，因而可使整机效率提高到96
36、%，同时还可使功率器件的可靠性大大提高。 具有较好的节能效果。 这种UPS用于要求很高的不同功率（主要是大功率）的负载设备上。2.2.4 UPS日常维护为提高有线电视系统的可靠性，除应正确选用UPS外，还要认真做好日常维护工作。技术的成熟使UPS电气部分的维护量极小，主要是蓄电池的维护。电池是UPS的重要支柱，也是UPS系统中较为薄弱的环节，在UPS的故障中有很大比例是由于电池问题引起的。电池性能的好坏将直接影响到UPS系统的可靠性。尽管使用的是免维护电池，但一定的维护是相当必要的。日常工作中除每日记录UPS及充电器面板上的数据，还应注意以下几点：1.浮充电压的设置对电池的寿命具有相当的影响。
37、人为提高浮充电压对蓄电池有害无益。实验证明，蓄电池的浮充电压设置偏高或偏低均会使其寿命显著降低。浮充电压过高，会引起电池正极腐蚀，电解液中的水被大量分解为氢和氧溢出，造成容量下降甚至损坏；浮充电压过低，会使电池充电不足和电极硫酸盐化。浮充电压应严格按厂家说明书来设定。定期在线测量各电池端电压，当各单体电池压差过大时，要进行均充。2.如果长时间不停电，应每间隔3个月左右关闭市电，让UPS电池对负载放电一次，以保证电池的活性。电池如果长期没有放电，不仅会因硫化而降低容量，还会造成UPS省池瞬间不能输出足够大的电流使负载掉电。一般人为放电只需放出电池组额定容量的30%-50即可。在放电过程中应避免过
38、大或极小电流放电，放电电压不得低干蓄电池的终止电压，避免电池深度放电。以实际负载计算则人为放电时间应控制为：（30%-50）x电池组额定容量：实际负载量。放电期间要做好测试记录，供日后比对。3.蓄电池的寿命与日常维护及正确使用有相当大的关系，如我县与邻县同时开通市县光缆节目，所配置的蓄电池也一样。邻县不管停电时间长短均任其放电，导致蓄电池在短时间即彻底损坏。我县机房对温度、湿度严格控制，加之技术人员尽心维护，直到现在蓄电池仍运行良好。有一次由于停电时间长，一时疏忽造成蓄电池放电过度，致使复电后蓄电池充不进电现象。技术人员慎重地将充电电压慢慢提高着充，一段时间后充电电流终于逐渐上升，这时才将电压
39、调至正常值继续充，直到充满。2.2.5 UPS行业标准实施和现状YD/T1095-2000通信用不间断电源-UPS行业标准自2001年批准执行以来,至今已有6年。在1996年底原邮电部对通信电源实行进网管理时,UPS还没有通信行业产品标准,对UPS进网质量检验主要引用了国家标准GB/T14715-93信息技术设备用不间断电源通用技术条件,此标准是UPS产品的通用技术条件(以下简称“通用技术条件”),由于当时我国UPS技术开发和制造业处于起步阶段,无论是技术水平或单机容量与国外产品相比尚存在较大的差距。而且市场上销售的小容量UPS几乎都是为PC机供电,所以在“通用技术条件”中没有对输入功率因数、
40、输入谐波电流、输出稳压精度以及输出电流峰值系数等技术指标作出相应的规定。 YD/T1095-2000的制定,主要是根据通信行业的负载特点提出了不同程度的要求。对UPS的输入技术参数的确定主要根据有源补偿与无源补偿的特性,并没有考虑到三相六脉波基本电路的输入参数。为了便于通信局、站电源系统的集中监控,对UPS提出了应具有遥测、遥信功能,并对遥测、遥信内容做了相应的规定。与此同时,也注意到一些用于非重要场合如办公室自动化、各单位内局域网及服务器的供电对小容量(10kVA以下)UPS的一般要求,在标准中把与此相关的技术指标分为三类(、类),类指标可满足上述高端用户在重要场合下运行的要求。而类指标可达
41、到在非重要场合下运行的一般要求,类指标介于类与类之间,可供用户根据负载特性及使用环境来综合选择。 2004年3月,通信电源由进网管理正式转变为产品质量认证的行业管理,此标准作为UPS产品检验的依据标准和产品质量认证现场检查的部分依据。在产品质量认证的初期,申请认证的UPS均为双变换(在线)式,这种形式的大功率UPS(100kVA以上)基本上都是国外品牌产品,其中部分UPS的输入主电路采用了先进的IGBT(PWM)整流技术,输入功率因数可达0.99以上,输入电流谐波含量小于5%。采用三相12脉波整流器配置无源11次谐波滤波器的UPS满载输入功率因数也可达到0.95以上,输入电流谐波含量低于10%
42、。即便是三相6脉波整流器配置无源5次谐波滤波器的UPS,其上述两项指标也优于标准中类技术要求。以上几种形式输入电路的UPS整机转换效率均可90%,逆变至旁路转换时间一般都可做到无间断转换或1ms(毫秒)左右的转换时间,符合标准中类与类的技术要求。 对于国产小功率(尤其是20kVA以下)的UPS,变换技术和主电路结构各具不同,目前一般可分为双变换(在线)式、互动式和后备式三种。所采用的变换技术可分为高频或工频变换。电路结构根据不同的变换技术也各不相同,其中高频双变换(在线)式(以下简称高频在线式)UPS无工频变压器,在整流器与逆变器之间设有一级高频DC/DC变换电路,其主要功能是对交流输入端进行
43、功率因数补偿(PFC),如采用连续电流控制方案可将输入功率因数提高至0.98左右,输入谐波电流含量可控制在10%以内,转换效率一般大于88%,甚至更高,虽然过载能力较差一些,但也能满足标准中的类技术要求。其它主要技术指标与标准有着较好的符合性。 与高频机相比,工频变换尤其单相输入的UPS(简称工频机)在以上几项主要技术要求中表现欠佳。由于工频机没有输入功率因数补偿功能,所以其输入功率因数PF只能达到0.7左右,根据功率因数PF与谐波电流含量(THD)的关系式: THD(I)=(1/PF)2-1可计算出输入谐波电流含量THD(I)将达到100%,实际测量的结果也是如此,也就是说在其输入端产生的谐
44、波电流的有效值与基波电流有效值相同。如此大的谐波电流无疑要对电网及与电网并联的其它用电设备造成不同程度的传导干扰,另一方面还要占有交流输入电源的一部分容量,在谐波电流流过的导线及熔断器上将产生无用的有功功率,并全部转换为热量使导线及熔断器的温升增大。另一方面输出容量在1020kVA工频机的转换效率一般只能做到85%左右,甚至更低,所以上述几项技术指标很难达到标准中的要求。工频机的过载能力较强,一般可达到标准中类技术要求,逆变至旁路转换时间与高频机相比无明显差异。 由于这种UPS装有工频变压器,所以无论是整机重量或制造成本与高频机相比都比较高。以一台效率为85%的10kVA工频机带70%的负载为例,与效率为90%的同容量高频机在同样的条件下运行一年所消耗的电量相比,工频机比高频机多消耗近4000度电。由于上述原因,再加之2005年至2007年原材料价格上涨,这也是导致工频机在国内市场占有率逐渐下降的原因之一。 一些多年生产工频机的企业面对市场需求与行业的监督管理,一方面着手引进或开发高频变换技术,而另一方面对现有工频机的输入功率因数和输入谐波电流采取机外补偿的
