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ups電源原理和維修技巧

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  一、ups電源工作原理

  UPS不間斷電源立即轉入電池逆變狀態;為防止市電來回切換,隻有當市電恢複到170~270V時, UPS才轉入市電逆變狀態。市電頻率的偵測與控製偵測市電頻率的目的是作為逆變鎖相的依據,通過調整逆變的過零點調整逆變相位,使在市電狀態下的逆變輸出與市電輸入基本同頻率、同相位。市電開機時,UPS偵測輸入市電的頻率作為逆變輸出的頻率;電池狀態下開機時,逆變輸出的頻率以上次輸出的頻率來設定。

  當市電正常時,執行鎖相,逆變頻率先追市電頻率,頻率相同後再追蹤相位,通過變動逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相後,逆變和市電的相位差小於3度,頻率誤差小於0.01Hz。當市電頻率超出47~53Hz範圍時,UPS不執行鎖相,立即轉入電池逆變狀態,隻有當市電頻率回複到48~52Hz時,UPS再執行鎖相,並轉入市電逆變狀態。

  三角波發生器CPU送出的38.4kHz方波,經由運算放大器組成的二分頻電路後,變成19.2kHz的方波,再經積分器積分成三角波。標準正弦波發生器CPU送出以128點平均分割的模仿正弦波,經過二階低通濾波器濾波後,生成標準正弦波。PWM信號標準正弦波與逆變輸出電壓的正弦波反饋信號進行比較,其結果被三角波切割,生成PWM信號。逆變電壓調整CPU每16ms讀取一次逆變電壓值,並與設定的電壓值進行比較,當差值高於10V時,CPU立即調整標準正弦波,從而調整PWM信號,使輸出電壓相應加減5V,以縮小差值;當差值低於10V時,CPU累積差值,當累積值達到30V時,CPU調整標準正弦波,使輸出電壓相應加減2V。

  CPU的A/D讀取CPU每半周期讀一次電池電壓、正負BUS電壓和機內溫度,每隔8個標準正弦波點讀一次市電電壓、逆變電壓和逆變電流(在每個周期開始,CPU變更讀點的初始位置,使每隔8個標準正弦波點讀一次,通過128個點的A/D讀取達到掃描效果,讀取值存入RAM內)。

  二、電源工作過程

  當市電正常220Vac時,直流主回路有直流電壓輸出,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩定的220Vac交流電壓,同時市電對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時,不間斷電源發出聲光報警,並在電池放電下限點停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能,當發生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態,並在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載(超過200%額定負載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出並跳到旁路狀態,此時前麵空氣開關也可能跳閘。消除故障後,隻要合上開關,重新開機即開始恢複工作。為使不間斷電源充分工作,避免在過載或欠載下運行,電源在開機前,首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源(標稱額定功率)80%的阻性負載設計負載能力,一般帶計算機負載時可承受的按下式估算:

  ∑i=1 n Pi≤P

  其中P為不間斷電源輸出容量(VA),P為第i個負載伏安數

  每套PLC功率: 220V*0.5=110VA 每台操作站功率: 220V*2A=440VA IBM PC客戶機及服務器:220V*1.5A=330VA 則總功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6?90VA 6?90VA/0.8=8112VA

  因此,采用10KVA的不間斷電源比較合適。

  三、UPS電源係統的使用與維護

  1 、UPS電源係統開、關機

  1.1 第一次開機

  (1)按以下順序合閘:儲能電池開關→自動旁路開關→輸出開關依次置於“ON“。 (2)按UPS啟動麵板“開”鍵,UPS電源係統將徐徐啟動,“逆變”指示燈亮,延時1分鍾後,“旁路”燈熄滅,UPS轉為逆變供電,完成開機。

  經空載運行約10分鍾後,按照負載功率由小到大的開機順序啟動負載。

  1.2 日常開機

  隻需按UPS麵板“開”鍵,約20分鍾後,即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩定工作後,方可打開負載設備電源開關(注:手動維護開關在UPS正常運行時,呈“OFF”狀態)。

  1.3 關機

  先將電腦或其它儀器關閉,讓UPS空載運行10分鍾,待機內熱量排出後,再按麵板“關”鍵。

  2、UPS電源係統使用注意事項

  UPS電源係統因其智能化程度高,儲能電池采用了免維護蓄電池,這雖給使用帶來了許多便利,但在使用過程中還應在多方麵引起注意,才能保證使用安全。

  (1)UPS電源主機對環境溫度要求不高,+5℃~40℃都能正常工作,但要求室內清潔,少塵,否則灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高,標準使用溫度為25℃,平時不能超過+15℃~+30℃。溫度太低,會使儲電池容量下降,溫度每下降1℃,其容量下降1%。其放電容量會隨溫度升高而增加,但壽命降低。如果在高溫下長期使用,溫度每高10℃,電池壽命約降低一半。

  (2)主機中設置的參數在使用中不能隨意改變。特別是對電池組的參數,會直接影響其使用壽命,但隨著環境溫度的改變,對浮充電壓要做相應調整。通常以25℃為標準,環境溫度每升高或降低1℃時,浮充電壓應增加18mV(相對於12V蓄電池)。

  (3)在無外電靠UPS電源係統自行供電時,應避免帶負載啟動UPS電源,應先關斷各負載,等UPS電源係統起動後再開啟負載。因負載瞬間供電時會有衝擊電池,多負載的衝擊電流和加上所需的供電電流會造成UPS電源瞬間過載,嚴重時將損壞變換器。

  (4)UPS電源係統按使用要求功率餘量不大,在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備,也不允許在滿負載狀態下長期運行。但工作性質決定了UPS電源係統幾乎是在不間斷狀態下運行的,增加大功率負載,即使是在基本滿載狀態下工作,都會造成主機出故障,嚴重時將損壞變換器。

  (5)自備發電機的輸出電壓,波形、頻率、幅度應滿UPS電源對輸入電壓的要求,另外發電機的功率要遠大於UPS電源的額定功率,否則任一條件不滿,將會造成UPS電源工作異常或損壞。

  (6)由於組合電池組電壓很高,存在電擊危險,因此裝卸導電聯接條、輸出線時應用安全保障,工具應采用絕緣措施,特別是輸出接點應有防觸摸措施。

  (7)不論是在浮充工作狀態還是在充電、放電檢修測試狀態,都要保證電壓、電流符合規定要求。過高的電壓或電流可能會造成電池的熱失控、電壓、電流過小會造成 電池虧電,這都會影響電池的使用壽命,前者的影響更大。

  (8)在任何情況下,都應防止電池短路或深度放電,因為電池的循環壽命和放電深度有關。放電深度越深、循環壽命越短。在容量試驗中或是放電檢修中,通常 放電達到容量的30%~50%就可以了。

  (9)對電池應避免大電流充放電,雖說在充電時可以接受大電流,但在實際操作中應盡量避免,否則會造成電池極板膨脹變形,使得極板活性物質脫落,電池內阻增大,溫升越高,嚴重時將造成容量下降,壽命提前終止。

  3、常維護與檢修

  (1)UPS電源在正常使用情況下,主機的維護工作很少,主要是防塵和定期除塵。特別是氣候幹燥的地區,空氣中的灰粒較多,機內的風機會將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控製紊亂造成主機工作失常,並發生不準確告警,大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時,檢查各連接件和插接件有無鬆動和接觸不牢的情況。

  (2)雖說儲能電池組目前都采用了免維護電池,但這隻是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態對電池的影響並沒有改變,不正常工作狀態對電池造成的影響沒有變,這部分的維護檢修工作仍是非常重要的,UPS電源係統的大量維修檢修工作主要在電池部分。

  a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態,在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電,以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落後電池。放電過程中如有一隻達到放電終止電壓時,應停止放電,繼續放電先消除落後電池後再放。

  b.核對性放電,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要關注發現和處理落後電池,經對落後電池處理後再作核對性放電實驗。這樣可防止事故,以免放電中落後電池惡化為反極電池。

  c.平時每組電池至少應有8隻電池作標示電池,作為了解全電池組工作情況的參考,對標示電池應定期測量並做好記錄。

  d.日常維護中需經常檢查的項目有:清潔並檢測電池兩端電壓、溫度;連接處有無鬆動,腐蝕現象、檢測連接條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備是否正常。

  e.免維護電池要維護,不是什麽無稽之談,應從廣義的維護立場出發,做到運行、日常管理的周到、細致和規範性,保證設備(包括主機設備)保持良好的運行狀況,從而延長使用年限;保證直流母線經常保持合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的,也是電池運行規程中包括的內容和進行規則。

  (3)當UPS電池係統出現故障時,應先查明原因,分清是負載還是UPS電源係統;是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能,但它對麵而不對點,對更換配件很方便,但要維修故障點,仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障,顯示的故障內容則可能有誤。

  (4)對主機出現擊穿,斷保險或燒毀器件的故障,一定要查明原因並排除故障後才能重新啟動,否則會接連?生相同的故障。

  (5)當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時,應及時采用相應的方法恢複和修複,對不能恢複和修複的要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯在一起,否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換,以免影響到主機。


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