UPS不間斷電源的工作原理以及在廣播發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用

牛博輝

【摘要】不間斷電源（UPS）系統(tǒng)在廣播發(fā)射機(jī)中是必不可少的重要系統(tǒng)，是防止發(fā)射機(jī)設(shè)備由于電網(wǎng)異常而造成停播。本文主要介紹UPS電源主要工作原理，及其在廣播發(fā)射機(jī)設(shè)備中的使用與維護(hù)方法。

【關(guān)鍵詞】UPS不間斷電源；工作原理；短波廣播發(fā)射機(jī)

引言

隨著科技的日益發(fā)展，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制在廣播發(fā)射機(jī)各部位中得到應(yīng)用廣泛，并且自動(dòng)控制部分對(duì)供電的要求較高，為保障廣播發(fā)射機(jī)安全、不間斷、高效的傳輸，很多故障都是發(fā)射機(jī)控制部分電源系統(tǒng)的故障而引起的，因此，電網(wǎng)的失壓，電源的諧波都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備造成的干擾等。為解決此問(wèn)題，UPS（不間斷電源）是有效預(yù)防和解決此類問(wèn)題的重要設(shè)備。

一、UPS電源的特性和工作原理

不間斷電源簡(jiǎn)稱UPS。它是一種含有以蓄電池為儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要單元，穩(wěn)定電壓穩(wěn)定頻率輸出的電源保護(hù)設(shè)備。當(dāng)外電正常輸入時(shí)，就將外電穩(wěn)壓后供給負(fù)載使用，同時(shí)對(duì)機(jī)內(nèi)蓄電池充電，把能量?jī)?chǔ)存在電池中。

當(dāng)外電中斷或輸入故障時(shí)，UPS將機(jī)內(nèi)電源的能量轉(zhuǎn)換為交流電繼續(xù)供負(fù)載使用，使負(fù)載維持正常工作。目前，市場(chǎng)上UPS電源設(shè)備種類較多，輸出功500VA～10kVA等多種容量，UPS按工作模式可分為離線式、在線式和在線互動(dòng)式3大類；按其輸出波形可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。

在短波廣播發(fā)射機(jī)中廣泛應(yīng)用是在線式正弦波輸出的UPS。

在線式UPS的特點(diǎn)是不論外電是否異常，它的輸出電壓總是由UPS本身的逆變器供給，即外電輸入后被UPS轉(zhuǎn)換成直流電壓，其逆變器又將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓輸出，它的變壓器無(wú)論外電是否正常一直處于工作狀態(tài)。

其電源的切換時(shí)間為零秒，在外電正常時(shí)為無(wú)級(jí)穩(wěn)壓。在線式UPS的這種特點(diǎn)，使它適合于長(zhǎng)時(shí)間不間斷供電系統(tǒng)，很適合用在短波廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中。

二、UPS的使用方法及注意事項(xiàng)

1.正確開關(guān)機(jī)步驟

開機(jī)時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)UPS，等輸出正常后再依次打開負(fù)載，先開沖擊電流較大的負(fù)載再開沖擊電流較小的負(fù)載，否則，會(huì)有多負(fù)載的沖擊電流和供電流，產(chǎn)生UPS電源瞬間過(guò)載，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞變換器不能讓UPS經(jīng)常處于滿載或過(guò)載；關(guān)機(jī)時(shí)先逐個(gè)關(guān)閉負(fù)載再將UPS面板關(guān)機(jī)，使UPS處于旁路工作而充電器繼續(xù)對(duì)電池充電。若需要將UPS輸出關(guān)閉，則將輸入外電斷開即可。

2.注意事項(xiàng)

（1）蓄電池的過(guò)度放電和蓄電池長(zhǎng)時(shí)間的開路閑置不用，都會(huì)使蓄電池的內(nèi)部產(chǎn)生大量的硫酸鉛，并被吸附到蓄電池的陰極上，形成所謂的陰極“硫酸鹽化”，其結(jié)果是造成電池內(nèi)阻增大，蓄電池的可充放電性能變壞。目前常用的M型密封式鉛酸蓄電池的使用壽命大約為3-5年。

（2）對(duì)于目前的大多數(shù)UPS來(lái)說(shuō)，當(dāng)蓄電池每次放電完后，可利用UPS內(nèi)部的電池充電回路對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充。為保證蓄電池被重新置于飽和充電狀態(tài)，一般需要充電時(shí)間為10～12小時(shí)。充電時(shí)間不夠會(huì)使蓄電池處于充電不充分狀態(tài)。這時(shí)蓄電池的實(shí)際可供使用的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蓄電池的標(biāo)稱容量。對(duì)于有的UPS而言，當(dāng)市電電壓低于200V時(shí)，就不可能利用UPS內(nèi)部的充電回路對(duì)蓄電池進(jìn)行飽和充電丁。

（3）有的用戶采用降低UPS實(shí)際負(fù)載功率或增大蓄電池容量的辦法來(lái)延長(zhǎng)蓄電池的放電時(shí)間。

（4）當(dāng)UPS蓄電池在使用中遇到下述情況之一時(shí)，要想復(fù)活蓄電池的可充放電特性，應(yīng)采用均衡充電的辦法來(lái)解決。所謂均衡充電是把每個(gè)蓄電池單元并聯(lián)起來(lái)，用統(tǒng)一的充電電壓進(jìn)行充電的操作辦法。需要對(duì)蓄電池進(jìn)行均衡充電的情況有：過(guò)量放電使得蓄電池的端電壓低于蓄電池所允許的放電終止電壓。對(duì)于12V的M型鉛酸蓄電池而言，其放電終了電壓為10.5V左右。

（5）為保證蓄電池具有良好的充放電特性，對(duì)于長(zhǎng)期閑置不用的UPS（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是UPS停機(jī)10天以上），在重新開機(jī)使用之前，最好先不要加負(fù)載，讓UPS利用機(jī)內(nèi)的充電回路對(duì)蓄電池浮充10～12小時(shí)以后再用。對(duì)于后備式UPS的用戶來(lái)說(shuō)，若UPS長(zhǎng)期工作在后備式工作狀態(tài)時(shí)，建議每隔一個(gè)月，讓UPS處于逆變器工作狀態(tài)至少2-3分鐘，以便激活電池。

三、UPS系統(tǒng)維護(hù)

1.主機(jī)的維護(hù)

UPS主機(jī)一般是智能型的，它對(duì)環(huán)境溫度要求高，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)UPS系統(tǒng)不穩(wěn)定，并且要求室內(nèi)衛(wèi)生清潔，否則灰塵遇潮濕會(huì)引起主機(jī)工作紊亂，主機(jī)中的參數(shù)在使用中不能隨意改變。

2.蓄電池的維護(hù)

在UPS系統(tǒng)中，可以說(shuō)蓄電池是這個(gè)系統(tǒng)的支柱，沒(méi)有電池的UPS只能稱作穩(wěn)壓、穩(wěn)頻電源，UPS之所以實(shí)現(xiàn)不間斷供電就是因?yàn)橛辛诵铍姵?，在市電異常時(shí)，蓄電池直接將蓄電池的化學(xué)能變成交流電能輸送出去，使用電設(shè)備得以連續(xù)運(yùn)行下去，目前，總小型UPS電源廣使用免維護(hù)密封、鉛酸蓄電池，占據(jù)UPS電源總成本的1/4至1/2之多。不僅如此，實(shí)際維修也表明，約有一半以上的電源故障與蓄電池有關(guān)。

UPS蓄電池的實(shí)效主要表現(xiàn)為端電壓不夠，容量不足或瞬間放電電流不能滿足帶負(fù)載啟動(dòng)要求等。

一般正常使用的UPS其正常壽命在5年左右，但目前，國(guó)內(nèi)有相當(dāng)部分UPS電池在投入使用不到一年就開始出現(xiàn)問(wèn)題，更有甚者，有些進(jìn)口品牌的國(guó)產(chǎn)電池剛買來(lái)就失效的情況也并不罕見。這一方面由于蓄電池在制造工藝上存在先天的不足；另一方面使后天缺乏必要的維護(hù)造成的，值得注意的是，許多使用單位缺乏必要的測(cè)試維護(hù)手段，根本不清楚自己系統(tǒng)UPS蓄電池的健康狀況，為UPS系統(tǒng)正常工作留下隱患。

UPS蓄電池的維護(hù)與一般低壓系統(tǒng)蓄電池維護(hù)類似，當(dāng)引進(jìn)新電池時(shí)，要求工程驗(yàn)收，進(jìn)行深度放電，當(dāng)新電池投入使用后，要求保持適宜的電池工作環(huán)境溫度。要求定期測(cè)量各電池端電壓，當(dāng)各電池壓差過(guò)大時(shí)，要進(jìn)行勻充，要求定期對(duì)電池進(jìn)行試探性容量測(cè)試或深度放電，以便檢查電池組的性能優(yōu)劣以及保持電池的活性。

四、結(jié)束語(yǔ)

UPS不間斷電源在廣播發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，近年來(lái)隨著發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化發(fā)展，計(jì)算機(jī)在發(fā)射機(jī)控制部分廣泛應(yīng)用，在實(shí)際工作中，經(jīng)常會(huì)因外電的間斷而造成工控機(jī)數(shù)據(jù)的丟失導(dǎo)致發(fā)射機(jī)不能正常工作；為解決此問(wèn)題，我們?cè)诎l(fā)射機(jī)和天線及節(jié)目傳輸部分分別加裝了UPS電源，有效地解決了此問(wèn)題的發(fā)生，大大的提高了發(fā)射機(jī)的傳輸效率。

參考文獻(xiàn)

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