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淺析UPS與EPS

2020-06-10

一、UPS與EPS簡介


UPS是Uninterruptible Power Supply的縮寫,就是我們經常所說的UPS不間斷電源。市場上常見的UPS電源主要有在線式(On Line)和后備式(off Line)兩種。


在線式UPS,市電正常時它的輸出經過整流/逆變過程,同時對蓄電池浮充,市電中斷時由蓄電池經逆變器向負載供電,即UPS的逆變器一直處于工作狀態。后備式的UPS只有當市電中斷時或電壓低于17OV時才啟用逆變電路,正常時由市電直接輸出,通常容量小于3KVA。后備式的電壓輸出有較大的波動,在17OV--260V之間,采用高速繼電器實現市電和蓄電池之間的轉換,轉換時間小于10毫秒。在線式始終使用逆變電路工作,其電壓的穩定性高,基本上在220V±5%范圍內,對蓄電池基本不存在轉換時間;與市電旁路轉換采用靜態開關,轉換時間可以達到微秒級。UPS輸出精度高、轉換時間快,同時造價較高(約為EPS的兩倍),平時能耗大(在線式),主機壽命較短(8--10年)。


哈爾濱EPS電源系統是Emergency Power Supply的縮寫。是現代建筑保障設施的重要組成部分。一般情況是作為消防或生產在緊急情況下使用的電源。例如在高層建筑、商場、醫院、地下防空工程等地方人多、出口少、自然光源有限,一旦出現火災或電網受到破壞的時候,光源消失一片漆黑,同時人多出口少,帶來的后果將不堪設想。同時消防隊伍會因為缺少電源供應而無法施展救助工作,如此更加重了災害的程度。如果擁有應急電源,將會減少大的損失,因此應急電源對現代社會的安  全發揮越來越重要的作用。


EPS有點類似于后備式的UPS,平時逆變器不工作,市電斷電時才投入蓄電池。一般不對電源進行恒流、恒壓處理。通常采用接觸器轉換,切換時間均為0.1--0.25S。其優點是結構較簡單,造價較低,平時能耗小無噪音,主機壽命長(15--20年),可適應于電感性、電容性及綜合性負載,需要時可實現變頻軟啟動。


在歐美先進國家,由于并網供電,電力充足,同時供電質量良好,加上用電設備規范,不會在電網上造成電網污染,互相干擾。因此,許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS,而是推薦使用節能ECO(Economy Control Opera-tion)工作狀態下的UPS,即平常由市電供應負載,在市電不正常時,再由蓄電池經逆變器逆變輸出供電。在歐洲,此類具有節能工作狀態的UPS稱作CPS(Center Power Supply),廣泛采用的原因是:雙逆變工作方式的在線UPS,在市電正常時,其AC→DC→AC的能量轉換效率約為90%,而節能工作狀態下的UPS(CPS,EPS)在市電正常時,其能量轉換效率高達99%,而且并網市電的可用率可達99.99%以上,即只有0.01%的停電機率,因此使用CPS(EPS)供電,其節能效果是非常顯著的。同時,EPS的逆變器是處于啟動狀態,但不輸出功率,類似休眠狀態,EPS逆變器比UPS的逆變器連續輸出功率能大大延長壽命。其實,EPS的產品就是休眠狀態下的UPS。


當市電正常時,市電由轉換開關直通供給負載,不經過任何處理。同時,充電器工作并對電池充電。


當市電異常(超出220±15%、頻率波動、停電時,逆變器會自動啟動(或人工啟動),然后轉換開關切換到逆變器這一端,由逆變器對負載供電直至市電恢復,此時充電器停止工作。所以EPS由市電供電轉為逆變器供電時,中間有個切換時間,切換時間決定于控制電路的檢測速度、啟動速度及轉換開關的切換速度。


如果市電恢復,轉換開關將切換到市電的這一端,由市電直接給負載供電;同時充電器給電池充電。


2.UPS的工作原理


UPS屬于高精密的電力電子設備,它由輸入開關、輸入濾波板及保護電路、整流器、逆變器、靜態開關、旁路開關、隔離變壓器、輸出濾波板、及電池組等部分組成。在市電正常時,UPS通過整流器將交流市電整流成直流電,并將市電中攜帶的各種雜訊都過濾干凈;整流后的直流電,經過逆變器作SPWM正弦波脈沖寬度調制,形成純凈、穩定的正弦波交流電。


當市電異常時(超出220±25%、停電),蓄電池會自動給逆變器供電,UPS輸出不會O中斷,即便是電壓也基本不變化。


三、EPS與UPS的比較


這二種設備在以下方面有所不同:




①我國EPS的發展是起源于電網突發故障時,為確保電力保障和消防聯動的需要,它能即時提供逃生照明和消防應急,保護用戶生命或身體免受傷害,其產品技術要求受公安部消防認證監督,并接受安裝現場消防驗收。而UPS是用來保護用戶設備或業務免受經濟損失,其產品技術要求受信息產業部認證。兩者適用的規范明顯不同,因而具有不同的價值觀。


②EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電,UPS為保證供電,是選擇逆變優先;而EPS是為保證節能,是選擇市電優先。


③UPS由于是在線式使用,出現故障可以及時報警,并有市電作后備保障,使用者能及時掌握故障并排除故障,不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用,是比較后一道供電保障,因而其可靠性設計要求更高,不能簡單理解為后備式UPS,否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時,不能通過蓄電池應急供電,則EPS如同虛設,造成的后果將不堪設想。


④UPS供電對象是計算機及網絡設備,負載性質(輸入功率因數)差別不大,所以國標規定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安  全,負載性質為感性、容性及整流式非線性負載兼而有之,其輸出功率因數就不能設定為0.8(EPS國標將規定其數值),而且有些負載是停市電后才投入工作的,因而要求EPS能提供很大的沖擊電流,EPS需要輸出動態特性要好,抗過載能力更強.因此EPS與UPS各組成部分的技術設計指標分配是不同的。

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