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UPS及EPS的应用技术与发展趋势

来源:    作者:    发布时间:2015-02-28 10:01:36    浏览量:

3 UPS/EPS的发展趋势

3.1 UPS的控制技术

中小型UPS的AC/DC和DC/AC变换大多数仍采用模拟控制电路,AC/DC变换器的控制芯片大多数已集成化,使用简单,工作可靠。DC/AC变换器的控制有两种基本方式,一种是单闭环控制,另一种是双闭环控制。前者控制电路简单,但难于实现输出端短路自动恢复。后者控制有电流内环和电压外环,电压调节器的输出为电流调节器的给定,因此,限制电流给定幅值也就限制了逆变器的最大输出电流。

当前,数字控制已成为模压电感器新型UPS控制技术发展的主流,数字控制器具有精度高,抗干扰能力强,易于实现对UPS的检测、故障诊断和隔离,易于实现遥控遥测,实现多台UPS的并联和热插拔,易于实现对蓄电池的监控和管理。也就是说,计算机的介入使UPS具备了智能化,可以使其运行在最优状态。

3.1.1 DSP的应用

采用数字信号处理器(DSP)的数字PWM技术,是数字控制技术的核心,用于保证UPS输出电压的质量,即保证输出电压、频率和输出电压波形满足技术指标的要求。数字控制的另一个重要功能是实现UPS的初始自检和运行自检,进行故障保护和故障隔离,这是模拟控制器无法胜任的。由于数字控制器的灵活性,使UPS控制器的硬件电路可以标准化,从而简化了生产、使用和维修,也大大提高了工作可靠性。

3.1.2 控制电路的全微处理器化

UPS电路是由以下几部分组成的:主电路、驱动电路、监控显示及控制保护电路和通信界面电路。其中监控、显示及控制保护电路和通信界面电路,可以运用数字化设计技巧简化其电路,并解决原类比电路需要调整、具有温漂绕行电感及参数调整不易的缺欠。采用的方法是:

1)全微处理器化利用微处理器来执行监控、显示及控制保护电路和通信界面电路的功能;

2)半微处理器化利用类比电路处理快速反馈保护电路,而由处理器处理慢速反馈、报警、显示及通信界面的功能。

3.2 蓄电池技术

蓄电池是UPS的心脏,不管UPS电路多么先进,其性能最终取决于它的电池,一旦电池失效,再好的一体电感UPS也无法提供不间断供电。

目前,UPS一般都使用免维护密封铅酸蓄电池,由于采用阴极吸收式密封技术,克服了普通蓄电池需要定期补水的缺点,具有“免维护”、使用方便、不污染环境、体积小、重量轻的优点。它使用高氢过电位的板栅材料,减少了电池在存放和充电过程中的气体分解。正极表面的超细玻璃纤维膜,阻止了活性物质脱落,提高了电池的寿命。安全阀的使用使蓄电池很少产生气体,又可使已产生的氧气被负极铅所吸收,使蓄电池无水的损失,达到了密封免维护的目的。

一般情况下,影响电池性能的主要因素是连续充电,电池连续充电大约要减少一半的使用寿命。目前国外使用一种ABM(Advanced Battery Management)三阶段电池管理方案,即充电分成三个阶段:第一阶段是恒流均衡充电,将电池容量充到90%;第二阶段是浮充充电,将电池容量充到100%,然后停止充电;第三阶段是自然放电,在这个阶段里,电池利用自身的漏电流放电,一直到规定的电压下限,再重复上述的三个阶段。这种方式改变了以前那种充满电后,仍使电池处于一天24h的浮充状态,因此延长了电池的寿命。

金属化镍氢电池具有高能量密度的优点,而且又无镍镉电池可能造成的镉污染,将其应用于UPS可以收到小型轻量化的优点。但其缺点是售价太高。美国Alupower公司研发的高功率铅-空气备用电源装置(RPU),运行≥50h,功率从600W到6000W,电压有DC24V和48V两种,其能量密度是铅酸电池的十多倍,重量只有铅酸电池的1/10,所占空间只有铅酸电池的1/7,有望取代铅酸蓄电池应用于UPS。

3.3 UPS的冗余技术和在线维护(热插拔)

开关整流器的并联和热插拔已成为通信电源的基本运行方式,这种运行方式即所谓N+1冗余供电方式,用于取代主备方式,使电源的可靠性大幅度提高。主备方式的备份电源的容量和主电源相同,因此使电源成本提高,而且在转换时还会造成电能中断。N+1冗余供电方式不仅降低了电源成本,并且还保证了供电不中断。这种冗余供电方式的实质是通过并联平行操作的电源模块提供分布式电源,所有的模块并联运行并平均负担当前的负载,电源阵列比额定容量多配置一个功率模块,当一个模块出现故障时,特设的电路将故障模块从负载上断开,其它模块将立即支持所有负载,电感器市场使其连续不间断地供电。替换模块后UPS的控制电路和蓄电池均能在线运行。这种灵活的模块化设计,用户可以自行堆叠电池模块,以增加UPS的输出功率,延长供电时间,大大增强了电源的可靠性。

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    是抄板嗎?


    有圖片上傳上一讓大俠們看下

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