應急電源用的EPS和UPS電源

　　■當市電供電正常時，市電電源經(jīng)過充電器對蓄電池組充電、然后再由蓄電池組向逆變器提供直流能源。在這里，充電器是一個僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量(Ah)的充電電流的小功率的直流電源，它并不具備直接向逆變器提供直流能源的能力。此時，市電電源經(jīng)由EFS的交流旁路和轉(zhuǎn)Q開關所組成的供電通道向用戶的各種應急負載供電。與此同時，在EPS的邏輯控制板的調(diào)控下，逆變器處于”停止工作”的自動關機狀態(tài)。在此條件下，用戶負載所實際使用的電源是來自電網(wǎng)的市電電源。眾所周知：市電電網(wǎng)具有足夠的帶載能力來帶電阻性、電感性和電容性負載。這就是EPS廠家向用戶所宣揚的”可適應于全部Cosф范圍”的”優(yōu)異”帶載能力。此時，無需考慮EPS電源的額定輸出功率(KVA)對不同Cosф值負載的降額工作特性。
　　

　　■當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時，EPS在對它的逆變器執(zhí)行”開機啟動”的同時，還需在很短的時間內(nèi)、利用它的”轉(zhuǎn)換開關”執(zhí)行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作。在此條件下，在電池組所提供的直流能源的支持下，用戶負載所使用的電源是EPS的逆變器電源、并不是來自電網(wǎng)的市電電源。在此條件下，EPS中的逆變器電源的輸出功率將會因負載的功率因數(shù)的不同而有所變化。此時，位于EPS中的逆變器電源的實際帶載能力將服從于” Cosф為0.8(滯后)的”逆變器電源”的帶載工作特性(見2.2節(jié))。
　　■當市電恢復正常工作時，EPS在對逆變器執(zhí)行自動關機操作的同時、還通過它的”轉(zhuǎn)換開關”執(zhí)行從逆變器電源供電→交流旁路供電的切Q操作。此后，EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電電源的同時，還經(jīng)充電器向電池組充電。
　　■當EPS電源在執(zhí)行逆變器電源供電←→交流旁路供電的切Q操作時，執(zhí)行這種”切Q操作”所可能產(chǎn)生的供電中斷時間(所謂的切Q時間)會因為所配置的轉(zhuǎn)換開關的不同而有所差別。對于用電磁式轉(zhuǎn)換開關(例：快速繼電器/斷路器開關)的EPS電源來說，其典型的切換時間為：25―200毫秒。對于用電子式轉(zhuǎn)換開關(可控硅型”靜態(tài)開關”)的EPS電源來說，其典型的切換時間為：10--20毫秒。
　　在此需特別說明的是，長期的UPS應用實踐證明：位于后備式UPS中的逆變器的故障率明顯地高于位于雙變Q、在線式UPS中的逆變器的故障率。乍看起來，似乎難以理解。這是因為對于EPS/后備式UPS來說，在絕大多數(shù)的時間內(nèi)、都是由市電經(jīng)過交流旁路在向負載供電(注：按2001年的統(tǒng)計資料，國內(nèi)電網(wǎng)的平均”可利用率”約為: 99.9%)，僅在較短的時間內(nèi)(0.1%的幾率)、才會需要由EPS中的逆變器來向負載提供電源。相比之下、對于雙變Q、在線式UPS來說，只要它的逆變器不”被損壞”或在它的輸出端上、未出現(xiàn)”過載”/短路故障時、都應該由它的逆變器來向負載提供電源。造成上述”反?！钡脑蛴校?br />　　(a)當后備式UPS需要執(zhí)行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作時，不僅要求原來處于”自動關機狀態(tài)”的逆變器在極短的時間?、立技儥C啟動。而且，還要求較短的時間內(nèi)(4ms左右)、立即向后接的負載供電。正是這種”突然帶載”開機啟動的惡劣運行條件、造成后備式UPS中的逆變器”被損壞”的事故頻繁地發(fā)生。
　　(b)為降低成本，在后備式UPS/EPS電源中的逆變器的功率器件(MOS管或IGBT管)的”設計功率裕量”、并不是按長時間的、連續(xù)工作方式來配置的。相反，它是按”短時間運行方式”來設計的(例：EPS的典型電池組后備供電時間為90分鐘)。
　　相比之下，在雙變Q、在線式UPS的設計中，它取下述措施來消除在后備式UPS電源中所可能出現(xiàn)的故障隱患：
　　(a)位于它的逆變器中的IGBT功放管的”設計功率裕量”是按長期、連續(xù)工作來配置的。
　　(b)為防止逆變器進入”突然帶載”開機啟動的惡劣運行條件，不僅在它的逆變器設計中，用”漸進式”慢啟動工作方式：逆變器的輸出電壓從零上升到它額定輸出電壓的典型”緩升時間”為：3―5秒。而且，在逆變器的輸出電壓達到其穩(wěn)態(tài)值之前，是禁止執(zhí)行從交流旁路供電→逆變器電源供電的切Q操作的。
　　基于上述原因，為獲得盡可能高的可靠性，在選擇EPS時，并非是”切換時間”越短的產(chǎn)品、其性能越好。從某種意義上講，切換時間”過短”易于導致它的故障率增大。為安全計，宜選用”切換時間”為：100-250ms的ESP機型。因此，在評價EPS的”切換時間”這項技術指標時，其判斷標準是不同于傳統(tǒng)的UPS的。眾所周知：對于在線式UPS來說，則是它的”切換時間”越短越好，最好它的”切換時間”為零。