UPS電源應(yīng)用分析

趙旭

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的不斷完善，以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的日漸普及，各個行業(yè)在運營過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都得到了完整地記錄，技術(shù)人員能夠據(jù)此分析社會發(fā)展的趨勢，由此可見，數(shù)據(jù)信息在人們的日常生活中占據(jù)了越來越重要的位置。數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確記錄需要穩(wěn)定的電源為工作設(shè)備提供每天所必需的能量，人們對于電源的質(zhì)量也擁有了更高的要求。UPS電源便是一種嶄新的電源類型，能夠為很多的電氣設(shè)備提供源源不斷且穩(wěn)定的能量，這種電源還能夠抵抗很多外界不穩(wěn)定因素的干擾，有效避免潛在風(fēng)險，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會各界，為很多的重要設(shè)備提供能量。

關(guān)鍵詞：UPS電源;并聯(lián);技術(shù)可靠性

一、前言

UPS電源的操作方式也是多種形式的，一種是在線式，另一種是后備式，但實際上UPS電源的輸出波形則是呈現(xiàn)為正弦波形和方波波形的，這種形式的供電方式能夠避免受到直流電產(chǎn)生的影響，并且可以防止電網(wǎng)發(fā)生突發(fā)情況而造成的不良后果，切實維護(hù)了供電工作的安全性能，尤其是在民航機場等重要場所，電源的穩(wěn)定性就更為關(guān)鍵，一旦發(fā)生斷電情況造成的后果不堪設(shè)想[1]。因此，電源的穩(wěn)定性必須有所保證，UPS電源技術(shù)便能夠滿足當(dāng)今社會的實際需要，并獲得了社會各界工作人員的青睞。

二、UPS電源的主要應(yīng)用技術(shù)

（一）并聯(lián)技術(shù)

UPS電源如果安置在民航機場等這種比較重要的場所，電源的容量便需要達(dá)到一個很大的數(shù)值才能夠滿足這些場所的實際需要[2]。但是，UPS電源實際能夠提供的電量是會因為一些其他外在因素產(chǎn)生損耗的，這樣就會導(dǎo)致UPS電源當(dāng)中的實際電量無法達(dá)到既定的要求。為了改善這種工作情況，技術(shù)人員則需要利用并聯(lián)技術(shù)來改善這一問題，妥善處理電流均分的方面存在的問題。并聯(lián)技術(shù)的實施條件是較為嚴(yán)苛的，需要保持工作系統(tǒng)中所有逆變器所利用的電壓頻率以及幅值等數(shù)據(jù)的高度一致[3]。另外，在利用并聯(lián)技術(shù)的時候還需要注意一點，應(yīng)該利用冗余供電系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)，此供電系統(tǒng)需要具備較好的容錯性能[4]。

并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)由兩個或多個單機UPS系統(tǒng)組成，各單機UPS系統(tǒng)的輸出并聯(lián)連接到一個公共的配電系統(tǒng)。系統(tǒng)一般按N+1個單機UPS系統(tǒng)配置，其中N個單機UPS系統(tǒng)就足以供給系統(tǒng)全部負(fù)載，再增加一個作為備用，稱為N+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)。因此，如果只有一個單機系統(tǒng)故障時，N+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)仍能正常工作[5]。N+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)，與單機系統(tǒng)相比，輸出容量可以擴(kuò)大，可以增加冗余功能（N+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)不能增加容量，只能增加冗余）。多臺單機UPS并聯(lián)也可以只擴(kuò)容而不增加冗余，稱為N+0并聯(lián)容量系統(tǒng)或N并聯(lián)容量系統(tǒng)。

北京區(qū)域管制中心更新UPS前的并聯(lián)系統(tǒng)，需要兩臺UPS單機與一臺UPS并機柜共同組成并聯(lián)系統(tǒng)（如下圖1）。更新后的UPS只需要通過內(nèi)部的電路板之間的通訊，就可將兩臺UPS輸出短接，實現(xiàn)幷機輸出。

并聯(lián)冗余是獲得高可靠性和高可用性UPS的重要方法。并聯(lián)冗余UPS可以滿足各種關(guān)鍵負(fù)載的要求，所以，得到了最廣泛的應(yīng)用，但也有其局限性。

然而，對于單電源輸入的負(fù)載，如果為其供的斷路器故障跳閘，必然會引起這個負(fù)載斷電。為此，可以采用靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)STS，STS的兩路輸入由兩個分路引入，其中一個優(yōu)先供電，當(dāng)此路的斷路器或線路故障時，由STS將負(fù)載轉(zhuǎn)換到另一路供電。轉(zhuǎn)換時間一般在5 ms內(nèi)，故不會影響負(fù)載的工作（一般設(shè)備允許瞬間供電中斷的時間是8～20 ms）。因此，采取STS的辦法，單電源負(fù)載也相當(dāng)于雙電源負(fù)載，一個電源故障時也不會造成負(fù)載斷電。所以，一般來說，對單電源負(fù)載也沒有問題了。

但是，當(dāng)并聯(lián)冗余UPS本身出現(xiàn)故障時，就造成關(guān)鍵負(fù)載的系統(tǒng)故障。在實際應(yīng)用中，這種故障是時有發(fā)生的。必須指出，并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)（單母線輸出）運行中，絕對不能出現(xiàn)超過20 ms的停電或閃斷現(xiàn)象，才能保證負(fù)載的安全運行。但是，這是不可能避免的。

（二）控制和診斷軟件

控制軟件的使用能夠?qū)鞣N電路當(dāng)中產(chǎn)生的信號進(jìn)行分門別類的收集，并根據(jù)電路中的實際運行情況進(jìn)行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測，并會對各個設(shè)備進(jìn)行管理。診斷軟件則能夠在很短的時間內(nèi)檢測出發(fā)生故障的主要原因是什么，并能夠迅速制定出合理的方案實現(xiàn)故障的維修[6]。當(dāng)UPS電源出現(xiàn)異常情況的時候，診斷系統(tǒng)會通過指示燈告訴工作人員故障發(fā)生的具體位置，這樣能夠讓維修人員在最短的時間內(nèi)尋找到故障的發(fā)生點，并進(jìn)行檢修，有效減少了維修工作所需要的時間。同時，此軟件還能夠?qū)⒐收系那闆r詳細(xì)記錄下來，并自動生成檔案信息，這樣，當(dāng)UPS電源中再出現(xiàn)類似情況的時候，維修人員便可以對發(fā)生故障的部位及時進(jìn)行相應(yīng)處理。

（三）控制通道的應(yīng)用

當(dāng)前形勢下，UPS電源技術(shù)所應(yīng)用的硬件裝置都是由不同型號的整流器或者是逆變器組合而成的，并通過運用靜態(tài)開關(guān)來控制每個裝置的工作狀態(tài)。設(shè)備在正常狀態(tài)下會執(zhí)行很多的工作任務(wù)，這些工作信息都是通過十分精密的IGBT元件加以控制的，確保UPS電源能夠有條不紊地完成各項工作。同時，UPS電源在工作的過程中還需要運用到A/D轉(zhuǎn)換器，這樣便能夠?qū)⒋罅康哪M信號轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號，這些信號最終都會被主處理器收集和應(yīng)用。根據(jù)UPS電源能夠展現(xiàn)的實際功能，以及用戶的實際需要，工作過程中產(chǎn)生的信號都會通過UPS加以控制和調(diào)整，并且能夠?qū)@些信號加以保護(hù)。

（四）自動測試技術(shù)

蓄電池是整個UPS電源的重要組成部分，能夠為UPS電源提供能源和動力，由于UPS電源發(fā)生故障可能性是很高的，一旦出現(xiàn)故障將可能導(dǎo)致機場或者是民航機場這種重要的場所無法正常工作，這將直接影響到人民的生命安全以及國家的經(jīng)濟(jì)效益。為了避免這種突發(fā)情況的發(fā)生，通常情況下UPS電源都會配以相應(yīng)的蓄電池，這樣才能夠及時提供能源。維持正常的生活工作秩序。由此可見，蓄電池的檢查工作便是十分重要的，需要及時對其進(jìn)行檢測。為了能夠更好地完成此項工作，技術(shù)人員會應(yīng)用自動檢測技術(shù)來時刻觀測電池的狀態(tài)，通過對檢測數(shù)據(jù)的情況能夠判斷出電池的健康狀態(tài)，并及時進(jìn)行電池的更替或者是維修，這樣才可以確保UPS電源能夠處于正常的工作狀態(tài)，保證公共場所的良好運行。以此，技術(shù)人員一定要重視此項工作，并提升自己的數(shù)據(jù)分析能力，切實做到防患于未然，降低電力系統(tǒng)發(fā)生安全事故的概率。

三、提升UPS電源可靠性的主要途徑

（一）在線式電源

在線形式的電源在應(yīng)用過程中能夠有效減少電網(wǎng)對UPS電源帶來的不良影響，切實減少了超負(fù)荷運轉(zhuǎn)的情況。如果能夠?qū)⒐╇婋妷簳r刻保持在較為平穩(wěn)的狀態(tài)，電網(wǎng)的運行效率以及其他設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度都會因此上升，比如電網(wǎng)在與蓄電池實現(xiàn)切換的時候便可以讓期間產(chǎn)生的時間差為零。如果在UPS電源工作的過程中出現(xiàn)突發(fā)情況，此時的電壓將不足以正常提供穩(wěn)定的電源，在線式的電源便可以很好地解決這一問題，UPS電源能夠繼續(xù)提供電力;但如果是電壓方面沒有出現(xiàn)任何問題，突波抑制設(shè)備則會處理電路系統(tǒng)中的電流，此時整流設(shè)備能夠?qū)⑦@些電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，緊接著直流電會經(jīng)過逆變器發(fā)生第二次轉(zhuǎn)變成為能夠應(yīng)用于各個設(shè)備的交流電。工作方式如圖2所示。

（二）后備式電源

后備式電源在應(yīng)用的時候主要產(chǎn)生了穩(wěn)定電壓的功能，這樣能夠有效減緩電壓的波動幅度。但是，此種電源也存在一定的缺陷，就是無法將改善干擾信號帶來的影響，無法對其發(fā)揮重要的抑制作用。如果供電突然出現(xiàn)中止的情況，又或者是電壓過低的時候，蓄電池則會在此時發(fā)揮作用，利用逆變器及時供應(yīng)電流穩(wěn)定的交流電，電流此時會在旁路當(dāng)中實現(xiàn)交流?；蛘弋?dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)生變化的時候也能夠及時實現(xiàn)供電，相對應(yīng)的，逆變器會因此暫停工作，電能也會因此得到節(jié)省。工作方式如圖3所示。

四、結(jié)語

綜上所述，UPS電源在利用的過程中能夠強化電源的可靠性，并會被很多大型的特殊場所積極運用，如機場或者是銀行等地方都會積極運用UPS電源提供電能。不僅如此，UPS電源的使用能夠讓原本的電流質(zhì)量更加優(yōu)良和穩(wěn)定，能夠有效延長電力設(shè)備的壽命，也能夠確保整個電力系統(tǒng)都處于一個相對安全的環(huán)境中運行，能夠滿足當(dāng)今社會人們的基本需要。所以，UPS電源的應(yīng)用不僅可以提升電力的可靠性，還能夠促進(jìn)電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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