淺談UPS電源在廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

曹赟輝

摘要：隨著廣播電視監(jiān)測事業(yè)的迅猛發(fā)展，監(jiān)測設(shè)備的更新、技術(shù)管理手段不斷提高，傳統(tǒng)的供電方式已經(jīng)漸漸在日常系統(tǒng)運行中出現(xiàn)缺陷，無法保障我們監(jiān)測系統(tǒng)全年不間斷24小時運行。廣播電視監(jiān)測是廣播電視安全播出極為重要的一個環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著廣播電視的調(diào)度、傳輸、控制過程中的安全衛(wèi)士角色，對于保障廣播電視節(jié)目的高質(zhì)量播出，起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：UPS電源；廣播電視；監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用

供電技術(shù)對于監(jiān)測中心機房來說是重中之重，任何一個短暫的供電中斷、閃爍，都將導(dǎo)致我們監(jiān)測系統(tǒng)停止工作， 從而造成嚴(yán)重的后果。 為了避免類似的情況出現(xiàn)，UPS系統(tǒng)——一個高性能的不間斷電源，就成了保證廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的首選設(shè)備，他具備的優(yōu)越技術(shù)條件，不但杜絕了突然斷電造成的危害，同時也提高了供電質(zhì)量。所以，UPS系統(tǒng)在廣電系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

一、UPS的定義、分類及特點

UPS的英文全稱是Uninterruptible power supply，意為不間斷電源系統(tǒng)，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。在市電正常時，UPS將市電穩(wěn)壓穩(wěn)頻后供給負(fù)載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)的蓄電池組充電；當(dāng)市電中斷時（事故停電），UPS立即將機內(nèi)蓄電池的電能通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電能，使負(fù)載維持正常工作，可見，UPS是一種能為負(fù)載提供連續(xù)不斷電能的供電系統(tǒng)。

UPS大體分為離線式UPS（也稱后備式UPS或切換式UPS）、在線式UPS、在線互動式UPS三類。

（一）后備式UPS：

后備式UPS電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)電網(wǎng)供電正常時，一路市電通過整流器對蓄電池進(jìn)行充電，而另一路市電通過自動穩(wěn)壓器初步穩(wěn)壓，吸收部分電網(wǎng)干擾后，再由旁路開關(guān)直接給負(fù)載供電，此時它只相當(dāng)于一臺性能較差的穩(wěn)壓器，僅對市電電壓幅度波動有改善，對電網(wǎng)上出現(xiàn)的頻率不穩(wěn)，波形畸變等電源缺陷沒有任何調(diào)整能力。

當(dāng)電網(wǎng)供電電壓低于180V高于250V，或電網(wǎng)頻率超出UPS輸入范圍時（即在非正常情況下），交流輸入會被切斷，充電器停止工作，蓄電池開始放電，在控制電路的控制下，逆變器開始工作，產(chǎn)生220V50Hz的交流電，此時UPS供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為由逆變器繼續(xù)向負(fù)載供電。所以，后備式UPS的逆變器總是處于備用供電狀態(tài)，并且供電時間有較大的局限性。

（二）在線式UPS：

所謂在線式是指無論電網(wǎng)電壓是否正常，負(fù)載所用的交流電壓都是經(jīng)過逆變輸出而提供的電能，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)，所以，他的電壓、頻率都非常穩(wěn)定。在線式UPS一般為雙變換結(jié)構(gòu)，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖2：

所謂雙變換是指 UPS正常工作時，電能通過了AC/DC、DC/AC兩次變換后，再提供給負(fù)載使用。

如圖3所示，在線式UPS在電網(wǎng)供電正常時，電網(wǎng)輸入的電壓經(jīng)過噪聲濾波器去除電網(wǎng)中的高頻干擾，以得到純凈的交流電后，一路進(jìn)入充電器對電池充電，另一路則進(jìn)入整流器進(jìn)行整流和第二次濾波。并將交流電轉(zhuǎn)換為平滑直流電能供給逆變器，而逆變器又將直流電轉(zhuǎn)換成220V50Hz的交流電供負(fù)載使用。當(dāng)發(fā)生市電中斷時，交流電的輸入已被切斷，整流器不再工作。此時，蓄電池放電把能量輸送到逆變器，再由逆變器把直流電變成交流電，供負(fù)載使用。它們的轉(zhuǎn)換間隙為零，非常符合監(jiān)測系統(tǒng)不能斷電的技術(shù)要求。

在線式UPS的供電質(zhì)量很高，是源于它在接受到市電后，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制，再將直流電變成交流電。所以，在線式UPS是一個電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定，沒有雜波干擾、沒有波形畸變較為理想的不間斷供電電源，在各個領(lǐng)域，都得到了廣泛的選用，也是我們廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)中首選的供電設(shè)備。

（三）在線互動式UPS。在線互動式UPS是基于在線式UPS發(fā)展起來的一種新技術(shù)，其蓄電池、逆變器和輸出始終處于連通狀態(tài)。在市電正常情況下，逆變器反相工作，為蓄電池充電；市電異常時轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開，由蓄電池提供電能，在線互動式UPS的逆變器和輸出總是處于連通狀態(tài)，對電源起到濾波和削波作用，具有優(yōu)越的電源保護(hù)能力，具有穩(wěn)壓精密，運行穩(wěn)定，智能化和安全保護(hù)等優(yōu)點。

二、UPS的安全使用

1、當(dāng)前，一般市電電壓的波動范圍都符合UPS輸入電壓變化范圍的要求，目前絕大部分UPS都具有抗干擾自動穩(wěn)壓功能，沒有必要再外加抗干擾交流穩(wěn)壓器，如果有的地區(qū)電壓波動較大，那么，應(yīng)在UPS前級增加抗干擾交流穩(wěn)壓器作為UPS的輸入級，用于保證UPS的正常工作。

2、UPS的配電箱所使用的開關(guān)不宜選用老式的刀閘開關(guān)，因這種開關(guān)在接通和分?jǐn)嚯娫磿r有拉弧現(xiàn)象，會對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，也不宜使用熔斷式熔絲，因為熔斷絲過電流響應(yīng)速度太慢，在負(fù)載或UPS短路時，不能及時切斷電源，從而會對設(shè)備造成危害。所以，UPS的配電箱，應(yīng)采用空氣開關(guān)，這種開關(guān)有消弧和負(fù)載短路時響應(yīng)速度快的功能，有漏電保護(hù)和過熱保護(hù)等功能。但是，要注意空氣開關(guān)的容量，選用應(yīng)適中，開關(guān)容量過大會造成過流或發(fā)生短路時，起不到保護(hù)作用，過小則會造成經(jīng)常跳閘斷電。

3、使用UPS應(yīng)保證所接的相線、中性線、地線符合要求，不得隨意改變其相互的順序。這是非常關(guān)鍵的，否則，在自動轉(zhuǎn)換時，會將相、零、地線錯位，造成設(shè)備損壞。

4、禁止將不同安時數(shù)，不同品牌的蓄電池組混合使用，外接的蓄電池組到UPS主機的距離應(yīng)盡量短，導(dǎo)線的截面積應(yīng)盡量大，以增加導(dǎo)電量，減少線路上的電能損耗。

5、為防止寄生電容耦合干擾，保護(hù)設(shè)備及人生安全，UPS必須可靠接地，且接地電阻不得大于4歐姆。

三、UPS的日常維護(hù)

1、清潔和檢查：UPS正常工作情況下，主機的維護(hù)量很小，主要是防塵和定期除塵。由于空氣中的灰塵較多，機內(nèi)的風(fēng)機會將灰塵帶入機內(nèi)沉積，當(dāng)遇到空氣潮濕，會引起主機控制紊亂，造成主機工作失常，發(fā)生不準(zhǔn)確報警，造成器件散熱不好。所以，每季度應(yīng)徹底清掃一次，同時檢查各連接件、插接件有無松動和接觸不良的情況。

2、定時檢查、測量蓄電池組的電壓，更換不合格的電池。

3、每三個月對蓄電池放電一次，可以提高蓄電池能量和壽命。如果市電很穩(wěn)定，UPS中的蓄電池就沒有工作的機會，蓄電池就有可能因長時間浮充而損壞。因此，每季度應(yīng)人為地中斷市電一次，讓蓄電池帶負(fù)荷放電一段時間，用于激活蓄電池，這不但能保證蓄電池的蓄電能量，而且能延長蓄電池的使用壽命。

廣播電視監(jiān)測中心擔(dān)負(fù)著廣播電視安全播出的“安全衛(wèi)士”作用，一旦出現(xiàn)問題，將在所監(jiān)測區(qū)域造成無法挽回和不可估量的重大政治影響，政治責(zé)任及其重大。近年來我臺在播出、傳輸系統(tǒng)使用了在線式UPS，提高了供電質(zhì)量，避免了許多因外電原因造成的停播事故。

UPS在確保我們廣播電視安全播出工作中起著十分重要的作用，對UPS的正確使用和日常維護(hù)，延長其使用壽命、保證其正常使用至關(guān)重要。所以，對UPS的管理，比須嚴(yán)格按照章程、技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，不得隨意改動設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。