【文章內(nèi)容簡介】 鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器組成。用于檢測兩個(gè)交流電源的相位差并將它變成一個(gè)電壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與交流電源的同步運(yùn)行。 鎖相電路基本原理圖 UPS逆變電源冗余供電 任何設(shè)備總有出故障的的時(shí)候，為進(jìn)一步提高整個(gè)電源系統(tǒng)的可 靠性，需要采用冗余供電方案。目前，應(yīng)用最為廣泛的冗余供電方式有主備冗余供電方式和全冗余并聯(lián)方式。在討論冗余供電之前，首先應(yīng)了解在線式 UPS 的四種工作狀 ： ? 市電正常 ： 在正常工作狀態(tài)下，由市電提供能量，整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，逆變器將經(jīng)整流后的直流電轉(zhuǎn)化為純凈的交流電并提供給負(fù)載，同時(shí)充電器對蓄電池組浮充電。 ? 市電異常 ： 在市電斷電或者輸入市電的電壓或頻率超出允許范圍時(shí)，整流器自動(dòng)關(guān)閉。此時(shí)，由蓄電池組提供的直流電經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化為純凈的交流電并提供給負(fù)載。 ? 市電恢復(fù)正常 ： 當(dāng)市電恢復(fù)到正常后，整流器重新提 供經(jīng)整流后的直流電給逆變器，同時(shí)由充電器對蓄電池組充電。 ? 旁路狀態(tài) ： 靜態(tài)旁路是 UPS 系統(tǒng)的重要組成部分，在下列兩種情況下 UPS 處于旁路。①當(dāng)負(fù)載超載、短路 (實(shí)際上可以看成是一種嚴(yán)重的超載 )或者逆變器故障時(shí)，為了保證不中斷對負(fù)載的供電，靜態(tài)旁路開關(guān)動(dòng)作，由市電直接向負(fù)載供電。②維修或測試時(shí)，為了安全操作，將維修旁路開關(guān)閉合，由市電直接向負(fù)載供電。把 UPS系統(tǒng)隔離，這種切換可保證在 UPS 檢修或測試時(shí)對負(fù)載的不間斷供電。 UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 32 頁 UPS逆變電源蓄電池監(jiān)測管理 先進(jìn)的電池管理系統(tǒng) ： UPS 在充電 過程中采用 自發(fā)的充電技術(shù) EBS智能電池管理系統(tǒng)對電池的充電電壓、電流進(jìn)行優(yōu)化處理并且對電池的維護(hù)及管理進(jìn)行全面的處理，提高了電池的使用壽命。提供全新的浮充充電技術(shù)與脈沖充電技術(shù)交互的充電方式，隨時(shí)活化電池系統(tǒng)，根據(jù)電池的使用環(huán)境溫度來自動(dòng)轉(zhuǎn)換充電方式 (22℃ 25℃ 以下時(shí)采用浮充充電技術(shù) ,以上時(shí)采用脈沖充電技術(shù) )同時(shí)制動(dòng)調(diào)整充電的電壓和電流。根據(jù)歐洲電池生產(chǎn)廠家的實(shí)際測量，采用新型充電器以后，可以將電池的使用壽命提高 50%左右。 先進(jìn)的電池健康診斷系統(tǒng) BHC： 對電池的監(jiān)控和維護(hù)采用電池健康診斷系統(tǒng) BHC 對電池的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和檢查，保證電池具有良好的放電特性。同時(shí)，根據(jù)電池的使用環(huán)境溫度來調(diào)整維護(hù)參數(shù)。 先進(jìn)的電池診斷記錄功能可有效地記錄每一次電池檢測的結(jié)果 ,并以文件的形式保留 ,記錄按電壓 \電流分別記錄 ,并可在圖形顯示器直接顯示。當(dāng)監(jiān)測到電池性能下降時(shí) , BHC 系統(tǒng)的電池修復(fù)功能會自動(dòng)激活 ,對電池進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)處理 ,使電池的性能恢復(fù) .。它可以根據(jù)UPS 使用的電池指標(biāo)來自動(dòng)修復(fù)充電電壓及修復(fù)充電電流，整體的充電容量也可以根據(jù) UPS 的負(fù)載情況進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng) UPS 的逆變器負(fù)載比較輕的時(shí)候，可以自動(dòng)提升充電功率；當(dāng) UPS 的負(fù)載比較大的時(shí)候，自動(dòng)將充電功率降低到標(biāo)準(zhǔn)的充電功率。電池的監(jiān)測及可以單塊檢測 ,也可以分組檢測 。 UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 32 頁 第 2 章 我國 UPS 充電全自動(dòng)逆變電源的 問題 UPS逆變電源不能滿足用戶 的需要 無法 滿足用戶需求因素如下： (1) 當(dāng)前我國各種供電系統(tǒng)存在的普遍問題 機(jī)房建設(shè)不規(guī)范、設(shè)備和環(huán)節(jié)串聯(lián)、設(shè)備輸入輸出阻抗不匹配、系統(tǒng)中因配置了輸入諧波電流大和啟動(dòng)沖擊電流大的設(shè)備、電力傳輸線與數(shù)據(jù)傳輸線過長和布局零亂、設(shè)備的供應(yīng)商過多、品牌雜亂。 (2) 投資風(fēng)險(xiǎn)、空間、容量配置等 生命周期成本問題 (3) UPS 系統(tǒng)的可適應(yīng)性及可擴(kuò)展性 (4) 系統(tǒng)可用性問題 (5) UPS 和供電系統(tǒng)的可管理性問題 (6) UPS 系統(tǒng)的可維護(hù)性和 可服務(wù)性的問題 。 安裝、維護(hù)、電池、噪聲、空間、承重 可靠性、故障宕機(jī)、廠商反映速度、修復(fù)時(shí)間 總 而言 之，是可用性問題 。 UPS逆變電源 系統(tǒng)有待完善 市電中斷： 市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個(gè)周期以上。市電 中斷的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)備故障等等。 電壓浪涌： 電壓高于 110%額定值且持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波稱為電壓浪涌。大功率用電 設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。 電壓波形下陷： 但電源電壓低于 8085%額定值且持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波稱為電壓波形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。 高壓尖脈沖： 由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高壓脈沖峰值電壓可高達(dá) 6000V，持續(xù)時(shí)間一般為 ～ 5 個(gè)周波。 瞬態(tài)高壓： 通常由雷電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因引起，電壓 峰值高達(dá) 20200V，持續(xù)時(shí)間為 ～ 5 個(gè)周波 諧波干擾： 由整流設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、繼電器、通信設(shè)備、電焊機(jī)等產(chǎn)生的 RFIEMI。 頻率漂移： 頻率 漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值附近 波動(dòng)。企業(yè)備用發(fā)電機(jī)組和小型水電站輸出 的 交流電源經(jīng)常會出現(xiàn)頻率漂移 的 現(xiàn)象。 持續(xù)高低壓： 電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器或者是電 力線路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負(fù)荷過大或者是電網(wǎng)負(fù)荷過小的原因造成。 UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 32 頁 UPS逆變電源價(jià)格費(fèi)的 問題 目前 設(shè)備的供應(yīng)商過多、品牌雜亂。 投資風(fēng)險(xiǎn)、空間、容量配置等生命周期成本問題 有待解決。 應(yīng) 結(jié)合產(chǎn)能市場機(jī)制再 根據(jù) 物價(jià) 部門 制定出相應(yīng)物價(jià) 規(guī)定，為 UPS 充電自動(dòng)逆變電源 發(fā)展創(chuàng)造良好條件。 UPS逆 變電源安全 問題 安全問題是制約 UPS 可充電逆變電源 發(fā)展的核心和關(guān)鍵問題。這是在全球普遍存在的問題，但在我國卻更為突出。國際上已有多家公司聯(lián)合開展了安全電子交易的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和方案的研究，并發(fā)表了有關(guān)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。 利用 先進(jìn)電路技術(shù) 、可靠性電路設(shè)計(jì) 、 智能管理功能 、 可靠性熱設(shè)計(jì) 、 電磁兼容性設(shè)計(jì) 、 生產(chǎn)工藝 、 生產(chǎn)管理 、 即 安裝、維護(hù)、電池、噪聲、空間、承重 可靠性、故障宕機(jī)、廠商反映速度、修復(fù)時(shí)間 總 而言 之，是可用性問題 。 UPS 的 可靠性與可用性 失效率 ： ? ?? ?21/ ttnn s ??? 式中： ns 試驗(yàn)開始時(shí)正常工作的樣品數(shù) 。 n 在運(yùn)行（ t1t2） 時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)故障的樣品數(shù)； 可靠度 ： ? ? tetR ??? 平均無故障時(shí)間： ?1?MTBF 平均維護(hù)時(shí)間 ： MTTR 可用性 ： MTBFMTTR MTBFA ?? 采用良好的 工業(yè)控制 保護(hù)電路構(gòu)建的系統(tǒng)電氣原理圖 （詳細(xì)見最后附件） UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 32 頁 第 3 章 UPS 充電全自動(dòng)逆變電源 現(xiàn)狀 UPS 逆變電源 發(fā)展現(xiàn)狀 近幾年，境外主要電源供應(yīng)商逐漸看好中國電力電子電源市場，紛紛把重點(diǎn)轉(zhuǎn)向中國內(nèi)地。在 UPS 電源產(chǎn)品方面有山特、 APC、愛克賽、梅蘭日蘭、三菱等；在通信開關(guān)電源方面有愛立信、西門子、美國的 Vicor、騰訊科技、朗訊、日本的新電元等。中國臺灣地區(qū)的電源生產(chǎn)廠商也在內(nèi)地設(shè)廠生產(chǎn)，如臺達(dá)公司在東莞、上海、天津都設(shè)立了工廠。 UPS 逆變電源的 市場規(guī)模 UPS 充電自動(dòng)逆變電源市場的行業(yè)需求特征很明顯，一直以來，由于數(shù)據(jù)中心和機(jī)房的建設(shè)， UPS 應(yīng)用主要在金融、電信、政府、制造四 大行業(yè)， 2020 年此四大行業(yè)的應(yīng)用比例達(dá) 73?2。賽迪顧問認(rèn)為中國 UPS 市場在電信、制造行業(yè)將保持穩(wěn)定增長，而交通、電力、醫(yī)療、教育、物流等行業(yè)將成為新的需求增長點(diǎn)，UPS 產(chǎn)品在這些行業(yè)中將有較高的增長。因此，廠商應(yīng)該抓住機(jī)遇、乘勢突擊、在重點(diǎn)的幾個(gè)應(yīng)用行業(yè)加強(qiáng)營銷推廣力度。 另外，從地域需求來看，隨著 4 萬億投資 、 家電下鄉(xiāng) 等政策推動(dòng)農(nóng)村建設(shè)，西北、西南、東北等不發(fā)達(dá)地區(qū)正開始凸現(xiàn)，而經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和大城市在IT 投資方面趨于成熟飽和，廠商應(yīng)根據(jù)整體布局，加強(qiáng)中西部、東北區(qū)域和三、四級城市的渠道建設(shè)， 開展對用戶、銷售和服務(wù)人員等的培訓(xùn)，并完善服務(wù)體系，從而帶動(dòng)自身的銷售增長和企業(yè)發(fā)展。 經(jīng)銷 商 國內(nèi)廠商應(yīng)該充分利用本土優(yōu)勢做到以下幾點(diǎn) ： （ 1）產(chǎn)品策略 :技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品的附加值 ； （ 2）俗價(jià)格策略 :提升大功率產(chǎn)品競爭力 ； (3) 渠道策略 :專業(yè)化營銷，加快渠道建設(shè)轉(zhuǎn)型 ； (4)銷售策略 :透析需求增長點(diǎn)，乘勢突擊 ；(5)服務(wù)策略 :提供一站式的專業(yè)服務(wù)體系 ； (6)品牌策略 :揚(yáng)長避短，提升綜合競爭力 。 UPS充電全自動(dòng)逆變電源與逆變器的比較 逆變電源和 UPS 供電系統(tǒng)在功能和原理上 大致相同，它們都能實(shí)現(xiàn)以下兩UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 32 頁 方面的功能 : 、消除各種電氣干擾、提供高質(zhì)量電源供應(yīng)的途徑； ，能夠保證必要的后備供電能力。二者最大的區(qū)別就是 UPS 需要配置蓄電池組，后備時(shí)間較短，而逆變電源無需配置蓄電池，可直接利用通信機(jī)房的各等級電壓直流屏，其容量較大，可以長時(shí)間地保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的不間斷。 UPS 逆變電源發(fā)展?fàn)顩r 與歐洲、日本的比較 目前，跨國公司在國內(nèi)電源市場占有主導(dǎo)地位，如：艾默生 (Emerson)、 APC、梅蘭日蘭、伊頓愛克賽，新近 進(jìn)入國內(nèi)市場的有：荷蘭海泰克、 ActivePower 公司、施恩禧電氣（ Samp。C）?，F(xiàn)在中國本土也已形成一批超億元的電源企業(yè)，如：中興通訊、廈門科華、武漢洲際、煙臺東方電子信息集團(tuán)等，他們有較強(qiáng)的技術(shù)力量和開發(fā)能力。 UPS 電源技術(shù)也向著多功能、大功率、集成化的方向發(fā)展，其中 UPS 電源行業(yè)中的廈門科華、冠軍、科士達(dá)、易事特、捷益達(dá)等一批民營企業(yè)領(lǐng)跑國內(nèi) UPS 市場。 UPS 逆變電源 的制約因素 從總體來看，中國 UPS 充電全自動(dòng)逆變電源 發(fā)展的制約因素有： 國外在不間斷電源上起步于上世紀(jì) 70 年代，國內(nèi) 起步于 80 年代后期，起步差距十幾年。國內(nèi) UPS 行業(yè)經(jīng)過 20 年的發(fā)展，雖然在中國市場上的市場份額被國外知名品牌占據(jù)大部分，但是，少數(shù)國內(nèi)較大規(guī)模的廠家在市場份額、高端技術(shù)等方面已經(jīng)十分接近國際知名品牌。 從技術(shù)的角度來看： 企業(yè)加大研發(fā)和技術(shù)投入，爭取達(dá)到國際先進(jìn)水平。不間斷電源是網(wǎng)絡(luò)、信息建設(shè)可靠運(yùn)行的電源保障，是信息化和國防安全的一個(gè)重要設(shè)備，因此，本土品牌的不間斷電源廠家必須加大技術(shù)和研發(fā)投入，提升綜合實(shí)力，制造高質(zhì)量的不間斷電源產(chǎn)品，保障我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利進(jìn)行。并且在有條件的情況下，爭取出口，獲得國 際市場份額。 UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 32 頁 第 4 章 UPS 充電全自動(dòng)逆變電源的發(fā) 展 UPS逆變電源的發(fā)展趨 勢 從全球著名的市調(diào)公司美國 Frost amp。 Sullivan 的報(bào)告顯示， 近幾年來 UPS電源系統(tǒng)在 IT 行業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用，被人們譽(yù)為計(jì)算機(jī)信息的保護(hù)神。在世界邁進(jìn)信息時(shí)代之后，信息的安全問題已經(jīng)被人們廣泛關(guān)注，因此，在這種時(shí)代背景中， UPS 的發(fā)展趨勢引起業(yè)界的高度重視是順理成章的。 信息化通信 UPS 電源系統(tǒng)主要應(yīng)用于 apc ups：信息產(chǎn)業(yè)、 IT 行業(yè)、交通、金融行業(yè)、航空航天工業(yè)等計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心等的安全保護(hù)問題。 UPS 電源作為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心等的重要外設(shè)，在保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)、保證電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定、改進(jìn)電網(wǎng)質(zhì)量、防止瞬時(shí)停電和事故停電對用戶造成的危害等方面是非常重要的。 工業(yè)動(dòng)力用 UPS 電源系統(tǒng)設(shè)備。工業(yè)動(dòng)力 UPS 電源系統(tǒng)設(shè)備主要應(yīng)用于：工業(yè)動(dòng)力設(shè)備行業(yè)電力、鋼鐵、有色金屬、煤炭、石油化工、建筑、醫(yī) 藥、汽車、食品、軍事等領(lǐng)域，作為 無極燈 所有電力自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備、遠(yuǎn)方執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)備、高壓斷路器的分合閘、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、信號裝置等的交、直流不間斷電源設(shè)備，保證工業(yè)自動(dòng)化動(dòng)力供給的可靠性。工業(yè)動(dòng)力用不間斷電源是不間斷電源產(chǎn)品中的高端產(chǎn)品，涉及大功率（可能達(dá)到兆瓦級）能量變換的電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)、交流電源并聯(lián)冗余技術(shù)、有源諧波抑制技術(shù)、大功率產(chǎn)品制造技術(shù)等。顯然，一般的電源企業(yè)無 法進(jìn)入該領(lǐng)域，只有已經(jīng)擁有大功率電力電子技術(shù)和系列產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)能力，并積累相應(yīng)工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，才能做好工業(yè)動(dòng)力不間斷電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、市場服務(wù)。傳統(tǒng) UPS 廠家在這些地方采用的 UPS 電源往往是具備適應(yīng)工業(yè)自然環(huán)境的 UPS 電源產(chǎn)品，而不是適應(yīng)工業(yè)電氣環(huán)境、感性動(dòng)力負(fù)載特性的真正工業(yè)動(dòng)力設(shè)備用不間斷電源。 UPS 逆變電源 的幾點(diǎn)建議 1．企業(yè)加大研發(fā)和技術(shù)投入，爭取達(dá)到國際先進(jìn)水平。不間斷電源是網(wǎng)絡(luò)、信息建設(shè)可靠運(yùn)行的電源保障，是信息化和國防安全的一個(gè)重要設(shè)備，因此，本土品牌的不間斷 電源廠家必須加大技術(shù)和研發(fā)投入，提升綜合實(shí)力，制造高質(zhì)量 的 不間斷電源產(chǎn)品，保障我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利進(jìn)行。并且在有條件的情況下， 爭 UPS 充電全自動(dòng)可逆變電源設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 32 頁