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山特UPS电源是在市场运用最为广泛的UPS电源品牌,山特UPS在需求确保负载不断电的运用场合里边,有时客户会发现UPS频繁呈现DC BUS高压维护,或许负功用维护等组多电力疑问,然后认为UPS电源存在质量疑问。实践大都状况下都是UPS电源负载有些存在理性负载,如电机、激光打印机、空调等,当工业运用以后匹配的要害环节有必要有满意的掌握,这么才干有更高的电源维护等级,UPS电源与发电机的合作疑问即是主要思考要素。

   通常UPS的规划初衷是维护要害IT类设备,在电路构造上就主要依据IT类设备的特色进行规划。比方现在IT设备的主要是运用开关电源,而且欧盟法规规则75W以上的设备都要具有功率因数校对。因而UPS主要面对的即是带有功率因数校对的负载,在通常状况下其特性是一个功率因数接近于1的恒功率负载。在大功率电气设备方面,还有一些旧的设备在运用,这些设备通常是依据6脉波整流或许12脉波整流技能,特色是一个恒功率的非线性整流负载。

  不管是带有PFC的开关电源,仍是脉波整流电源,其功率的实部都只能是正的,能量不会反灌回市电,因而在UPS的规划中愈加注重的是在恒功率负载下的牢靠性,以及在带有非线性的整流性负载时的谐波控制才能,以及电压稳态精度与动态康复速度,而不会格外请求具有能量回馈的才能。格外是在UPS带有大量智能化的规划以后,往往会把能量从负载回馈到UPS的直流母线作为一种毛病状况来对待。因而在带有电机类负载的时分,电机再生发电发作的能量很简略触发UPS的维护条件。

  另一方面,UPS在电路架构上常用的构造是整流+电池升压+逆变器的构造,很大一有些UPS的整流和电池升压有些都是运用Boost或许变形的电路,能量仅能从市电和电池流动到直流母线上,而不能反向流动。这么即便软件上答应能量回馈,可是当发作能量回馈时,因为能量都贮存在直流母线上,造成直流母线增加,最终依然会致使UPS跳脱维护。

  电机负载的特性与IT设备多见的开关电源彻底不相同,表现为具有发动/制动等诸多作业状况,而且跟着电机后边所带负载的不相同会有十分大的差异,彻底不像IT类开关电源那样只需带载/卸载。因而详细的处理方案也需求思考电机后边所带负载的状况别离进行处理。

  电机在发动时有很高的瞬态冲击,假如没有额定的辅佐措施,就需求山特UPS电源能够在瞬时供给十分大的功率。关于IT设备规划UPS通常仅仅是依据短时刻内2倍功率规划,而有的UPS则是仅有1.5倍。关于再大功率的负载,软件限流算法或许硬件的限流线路就会发作效果,然后影响电机发动。不过好在UPS通常都规划有LineSupport功用,当负载功率大时能够经过旁路供电来处理。可是在电池形式下,无法经过旁路分管功率,就存在电机发动进程反常的也许。为此关于刹那间供给电流的才能十分要害的场合,就需求挑选更大功率的山特UPS

  电机在制动时具有能量再生,此刻回馈的能量并不仅是电机本身贮存的能量,还也许包括了电机后边衔接的负载所具有的惯性以及势能所贮存的能量。以电梯为例,当电梯上升时需求电机供给能量,而当电梯降低时假如电梯的分量超越降低进程中的阻力,就会变成一个发电设备,股动电机发电,这么再生出来的电力就有也许反灌回UPS

  此外,在带有电机的运用中还有别的一个要素需求加以思考,即是变频调速设备。不相同的变频调速设备关于UPS体系的影响也是不相同的。

  在输入端是一个六脉波整流以及附加的直流或许沟通侧滤波器,而在直流母线上衔接有制动电阻。当电机发作能量回馈时,变频器的直流母线会被充高。在直流母线到达预设的电压点时,经过注册制动电阻控制来耗费掉回馈的能量。这种做法是现在工业界最普遍的办法,其长处是简略牢靠,而且关于UPS来说变频器即是一个标准的非线性整流负载,与IT类负载十分接近。当然其缺陷则是电机回馈的能量被转换成热量耗费掉,没有从头使用。

  为了节约能源,有些高端变频器选用了背靠背的构造,而通常变频器也能够经过增加能量回馈模块来把电机回馈的能量回来输入端。见下图所示。

  关于这类变频器来说,电机再生的电能依然会回馈到UPS电源里边,使得UPS电源面对与直接衔接电机相似的疑问。

  还有一类特殊的变频器运用了矩阵变换器的构造,见下图所示。因为其间没有储能元件,一切的能量都直接在输入输出端传递,关于UPS电源来说与直接衔接电机也没有差异。

  当然,假如UPS电源直流母线具有满意大的容量,电机回馈的能量致使的直流母线充高在能够接受的范围内,那么因为给电机供给的平均能量依然是正的,UPS电源就依然能够定心运用。可是通常状况下UPS电源都没有那么大的直流母线电容,因而有必要思考别的的办法来处理电机负载能量回馈疑问。出于简略起见,这儿仅评论UPS电源单机下的处理方案,在并联体系里边的负功率维护疑问牵涉到许多别的的并联体系模块规划的疑问,并不仅仅是电机再生能量的处理。

  有些UPS在电路架构上是运用彻底双向的构造,见下面图中所示。其间PFC,逆变乃至电池DC/DC都能够确保能量双向流动。

  从原理上来说,只需软件上免除在PFC级和逆变器的复功率约束,这种UPS彻底能够作业在双向形式下:当电机发作能量回馈时,在市电形式下,经过PFC把能量反应回市电;在电池形式下,经过双向DC/DC把能量反应回电池。可是这儿边有一些有必要思考到的要素,比方:

  电网是不是答应能量回馈?

  能量回馈电网需求满意那些标准?

  电池答应的充电功率有多大?

  首要的疑问是电网方面是不是答应再生能量回馈。不相同当地的电网对此的请求也许会不相同,关于一些功率格外大的负载,电网出于稳定性思考也许不希望能量回馈。假如输入端运用的是通常的柴油发电机,那么是不能回馈能量的。

  在答应能量回馈电网的前提下,有必要思考此刻面对的安全疑问,这是太阳能发电体系现已面对过的。当能量向电网回馈,而电网因为此刻断电的话,就会呈现所谓的孤岛效应疑问。而电网假如在回馈进程中呈现短时刻低电压等反常状况,UPS的能量回馈也应当正常作业一段时刻。为此适用于可再生能源发电的技能,比方孤岛查看,低电压穿越等技能作业需求装备在UPS上。

  在电池形式下,常用的铅酸蓄电池在充电和放电时所答应的电流是不相同的,充电时的最大电流要小得多。这就意味着假如负载回馈能量很大时,充电电流就也会很大,为此在电池形式下兼容电机负载就需求运用满意多的蓄电池组来分摊充电电流。别的一方面,通常UPS电源的充电功率是依据多见电池组的容量来装备的,假如要加大充电的功率,这有些电路也需求格外规划。

  关于别的电路架构的UPS电源,比方下面一种多见的构造,其电池升压和PFC都是单向作业的,这就意味着电机再生能量是无法反灌到市电或许电池的,有必要别的想办法。

  在市电形式下,最简略的办法不外乎选用旁路处理。只需发现负载回馈的能量过大,就把UPS电源转到旁路形式下,经过旁路来吸收电机再生能量。不过这一办法只需在旁路真恰是市电,而且正常状况下能够运用,因而其运用是有一些局限性的。假如请求UPS不论在市电仍是电池形式下仍是运用发电机做输入都能调配电机负载作业,就有必要还要有别的的办法。

  别的一种不受市电和电池形式约束的简略办法即是像变频器相同参加制动电阻来耗费剩余的能量。这一规划在变频器上现已十分老练,能够很便利的移植到UPS上运用。因为传统上UPS电源并不具有专门为制动运用的IGBT,所以需求把制动电阻和制动IGBT单独规划为一个模块,依据需求来作为可选的附件来运用。

  能量回馈模块也是变频器上老练的技能,当然也能够用到这儿。可是能量回馈模块的原理也是把电机回馈的能量转成沟通回来给市电,为此在电池形式,或许在输入是发电机的状况下,能量回馈模块也是不能运用的。

  在UPS的充电器规划中,一种常用的做法是从直流母线取电,经过电路降压后给电池充电。在这种办法下,就给电机能量回馈的处理供给了一个变通的办法:不管在市电形式仍是在电池形式下,都经过充电器把剩余的能量转给电池贮存。当电池充到某一个程度时就转到电池形式,把能量释放到一个相对低的水平。这么经过稍微降低一点电池后备时刻,能够换来电机负载疑问的处理。这个进程见下图所示。

  在市电形式下,能量是从市电Mains,经过PFCDCBUSINV发作沟通电压输出供给给负载,一起充电器从DCBUS取电,给电池充电。在电池形式下,电池能量经过DC/DCDCBUSINV供给给负载。

  当电机发作能量回馈时,能量流向就会发作改动。在市电形式下,假如BUS电压因为回馈能量而充高时,就需求中止市电供电,而由充电器把能量转移到电池端。

  当能量回馈结束时,需求先查看电池是不是现已充溢,假如现已充溢,则需求以电池形式把电力释放掉一有些,认为下一次电机能量回馈留出空间。

  以后再从头转回市电形式作业。在市电形式下,充电器也要确保不把电池充溢,而是预留下贮存回馈能量的空间。

  在电池形式下则比较简略,只需BUS因为逆变器复功率而冲高,就封闭电池DC/DC,翻开充电器,直到电机能量回馈结束,再转回电池DC/DC作业。这种处理方案的优点是电机回馈的能量只会回来到电池,然后在后续适宜的机遇再释放出来,而不会回来到市电,然后防止了相似太阳能并网发电办法带来的疑问。

  很明显,这个进程与混合动力轿车的原理是十分共同的。相同的,智能的电池能量的办理在这儿也是很要害的。假如充电的阈值设得太高,电池有也许被充坏;假如放电的阈值设得太低,也许会影响断电时的后备时刻。相同的,充电器的容量以及电池答应的最大充电电流也是规划时要思考的主要要素。

  定论:

  山特UPS电源在理性负载的运用中,当负载是会发作再生能量的电机时,通常山特UPS电源体系比较简略因为电机制动能量回馈到UPS的直流母线的疑问而发作逆变器负功维护或许直流母线高压维护。为了兼容这种类型负载,山特UPS电源体系需求附加额定的功用模块来到达牢靠作业的意图。

  最为牢靠和简略的办法是为UPS电源装备可选的制动模块,其间包括电阻和开关管。当电机制动时,从电机回馈的能量能够使用制动模块加以耗费。

  为了进一步提高能源使用效率,能够经过恰当调整蓄电池容量和充电器功率,挑选电池储能办法来收回制动再生的能量。经过智能的电池能量办理,保持电池组总有接受下一次能量回馈的空间,能够让UPS电源在电机负载条件下牢靠作业,而且愈加节能。

 如在山特UPS电源输出有些加包括电阻和开关管、变频器等设备,当电机发动时经过以上设备能够对电机的冲击才能加以耗费,然后到达维护UPS电源意图,使山特UPS电源与发电机等理性负载类设备默契合作作业,让用户再无后顾之虑。

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