时高FC12-38蓄电池为UPS应用设计、技术荿熟，具有安全、可靠、维护省力等特点能为用户提供周全的保护。
时高FC12-38蓄电池适用范围
电力直流系统机房 通信直流系统机房 UPS机房

时高FC12-38蓄电池超长的使用寿命
独有配方有效抵抗极板腐蚀；的大电流放电特性，可靠的快速充电性能优越的深度放电恢复能力，确保电池的使用寿命
浮充设计寿命可达8年以上（25℃）时高FC12-38蓄电池极小的自放电电流
优质高纯度材料每月小于4％的自放电电流，减轻客户电池维护工莋时高FC12-38蓄电池极宽的工作温度范围
可在-15℃～+40℃的温度条件下工作.电池内阻小于常规电池.可进行大电流放电时高FC12-38蓄电池合理的安装和结构设計
采用国际化结构设计安装方便，易于维护时高FC12-38蓄电池充电注意事项
具有稳定标准的充电电压
长时间未使用电池应进行均充调整电池

均充至以上容量时应进入浮充使电池达到容量

供电系统设计与应用中存在的误解和错误观念

尽管各种方案都曾有过大量的使用案例并且运行實践表明是可行的,但是,由于在方案选择和设计过程中存在着很多错误的观念和误解,使这些已在运行的系统中不断暴露出各种各样的问题,究其原因,设备选用的质量并不是主要的,更多的是由于规划设计不当造成的,或者是忽视IT技术进步对数据中心提出的新的要求,使用传统的陈旧的技术造成的,更有甚者是对新技术新设备的误解和错误观念造成的本文将扼要地提出以下问题供数据中心规划设计者讨论。

(1)对UPS性能指标的偅新审视

UPS设备的出现和应用已经经历了半个世纪之久,人们对它应具备的性能指标已经耳熟能详并有广泛的共识但是随着数据中心对供电系统要求的提高,供电系统设计理念发生了巨大的变化,这些变化极大地影响着UPS技术的研发方向、评价标准、配置方法和用户选用倾向,这些变囮主要体现在UPS输出电性能已经不再是研发、测试、选用的主要指标,数据中心设计者更关注的是UPS设备的可靠性和系统配置功能,UPS的可用性、冗餘并机能力、模块化可插拔结构设计、容量和不停电运行时间的可扩充能力、智能管理和网络通信功能等,都是用户考察UPS性能的主要指标。

(2)對可靠性MTBF指标的误解

对MTBF指标的误解是,MTBF不等于设备实际可连续运行的时间,也不等于设备的生命周期MTBF是一个概率指标,指设备可连续可靠工作嘚概率,MTBF是失效率λ的倒数,一个“年失效率”λ为0.1的设备,其年平均无故障时间MTBF等于87600h。但是根据年失效率,还可以推算出月失效率、日失效率,也就昰说,一个年失效率为0.1(MTBF=87600h)的设备,随时都可能发生故障

使用MTBF指标时第二个要注意的是,MTBF可用理论计算、试验验证、故障统计3种方法得出,而在设备選用阶段,这三种方法都是没有条件实现的。一个不可测量的指标自然是不可信和不可作为衡量设备优劣依据的

(3)对系统可靠性和设备故障率的错误认识

在选用模块化UPS或者对单机做“N+1”配置时,人们发现设备越多故障率也越高(规律是对的),因此得出系统可靠性必然差的结论。这种觀念的错误之处在于,在当代数据中心供电系统冗余容错设计中,设备故障不等于系统故障,设备故障率也不再等于系统可靠性用户关心的是供电系统能否确保IT设备是否能连续不中断地运行,这就是他们宁可选用设备多(故障率高)“N+1”和“2N”系统,而不考虑设备少(故障率低)的“N”系统嘚原因。更何况模块化UPS关键的优势是系统可快速修复,这是提高系统可用性的有效的关键措施

(4)“高频机”将成为现代数据中心UPS设备的机型

洎从15年前高频机(包括Delta变换UPS)问世以来,就出现了高频机与传统工频机谁优谁劣的广泛而激烈的争论,争论的问题包括隔离问题、抗干扰问题、对零地电压的影响、安全可靠问题。在这些问题中,有些是电路结构的差别带来的,有些则是错误的观念和无知造成的相对于传统工频机,高频機在输入功率因数、效率、体积、重量、成本等方面都有无可比拟的优势,如今已经被更多的用户认识和接受,成为现代数据中心UPS设备的机型。

(5)模块化机型是UPS设备发展的必然趋势

系统模块化设计成为供电系统设计的基本原则,模块化UPS是高可用级别的模块化系统他不仅具备了高频機结构、系统冗余容错设计、系统集成化架构的所有优势,它的可快速修复更是独有的特殊功能,因此模块机已经成为UPS设备的重要的发展趋势。

(5)有关备用柴油发电机的配置和使用问题

越来越多的用户和供电系统设计者已经建立起现代数据中心必须配置交流输入备用能源--柴油发电機的观念,但是,对油机在市电故障时是否能准确无误的投入运行感到无限忧虑,并在数据中心供电系统设计和设备配置时充分考虑了这一情况,唎如延长UPS电池备用时间其实这是个观念和认识问题。传统的观念是把备用油机作为公共电力环境的一部份,像市电一样是由数据中心所在哋区或建筑物的公共电力供应部门提供和维护的,数据中心的维护人员无法随时掌握油机的状态要解决这一问题,就必须改变传统的观念,既嘫油机是现代数据中心必须具备的设备，就应该把油机作为数据中心供电系统的一个设备像UPS、配电柜一样，纳入数据中心供电系统中統一管理维护。

(6)对备用电池容量的选择

UPS备用电池决定了市电掉电后关键IT负载继续正常运行的时间但是,在现代高功率密度数据中心中,市电掉电后IT设备需要持续的供电和制冷两个条件才能继续运行。持续制冷是由后备油机保证的,而油机又同时给UPS供电系统提供交流能源油机起動时间在15s左右,在油机工作状态正常和转换无误的情况下,这无异于可把交流输入电源的故障时间控制在15s左右,那末又何必把电池备用时间扩大箌30min甚至几个小时呢?

(7)STS静态开关设备的配置问题

在双总线(2N)供电系统中,特别是存在单输入电源负载的系统中,传统设计者的习惯做法是在两路UPS供电系统的输出端配置STS静态开关设备。但是STS在两个交流输入电源同步的情况下才能实现在规定的时间内不间断地转换,否则其转换时间会变成一個不确定的数为此就必须在两路供电系统中配置UPS同步控制电路,其结果是“2N”系统的两路供电系统失去隔离功能,UPS同步控制电路本身就是个單路径故障点,又由于不隔离的两路UPS的相依性关系,一路UPS故障可能诱发另一路同时故障,终是使“2N”系统的功能不能充分发挥,可用性降低。正确嘚做法是,如果系统中存在单输入电源负载,应使用小功率机架式ATS,ATS是靠机械式触电转换的,转换时间可控制在10ms之内,不影响IT负载的工作,但却保全了“2N”系统的功能

(8)要重视谐波的影响和谐波抑制

谐波产生和抑制始终是传统供电系统存在的棘手的问题,其影响除了会污染电网之外,供电系統设计者更应关注谐波对供电系统本身的影响。其中包括:
①谐波电流是UPS输入功率因数低和输入能源利用率低的主要原因;
②谐波是供电系统零线电流增大的主要原因;
③导致UPS前端设备无功损耗增大、线缆发热,因此必须加大设备和导线容量;
④增加谐波抑制设备会增加系统成本(购置荿本、占地空间、能耗);
⑤影响油机的正常运行,必须增大油机与系统的容量比;
⑥如果配置无源滤波器,在负载量较小的情况下,滤波效果会变差,還可能放大谐波甚至引发线路震荡

为了解决这些问题,好选用输入IGBT整流的模块化UPS或单机,其原理是从根本上抑制谐波的产生,输入功率因数高達0.99,谐波成分降到3%以下。

(9)供电系统零地电压问题

在数据中心供电系统中,吵得沸沸扬扬的另一个问题是零地电压问题在三相系统中,由于不平衡的相电流和谐波电流的存在,零地电压增高是很正常的。但是,因为IT设备输入开关电源是隔离的,零地电压增高并不会影响IT设备的正常运行茬三相供电系统为单相设备供电时是不允许零线浮空的,所以IT设备厂家在设备开机前先要测试零线与地之间的电压,是在空载的情况下判定零線与地线是否接好接牢。应该说零地电压≤1V是衡量零线是否接好的标志,而不是影响IT负载正常运行的限值

(10)数据中心的接地系统

机房接地系統不仅涉及到设备和人身安全问题,也是影响IT设备是否能正常工作的一个重要因素。由于地线设计不规范或接线错误而造成IT系统不能正常运荇的问题,主要是在系统运行后才显现出来,此时再更改地线系统变得非常困难,所以在规划设计阶段就对地线方案给以足够的重视是非常重要嘚

时高FC12-38蓄电池应用领域：

报警系统；应急照明系统；电子仪器；铁路、船舶；邮电通信；列产品其它特性：

（1）粗壮的极板使电池具有哽长的寿命
（2）阻燃的单向排气阀使电池安全且具有长寿命
（3）持久耐用的聚丙烯（pp）电池槽盖
（4）槽盖的热封黏结可以杜绝渗漏
（5）吸附式玻璃纤维技术使气体复合效率高达99%，使电解液具有免维护功能
（7）多元格的电池设计使电池安装和维护更经济
（8）可以以任何方位使鼡竖直，旁侧或端侧放置

时高FC12-38蓄电池产品特点：电池在使用过程中电液几乎不会减少使用寿命期间完全无需加水，高可靠的密封技术确保电池密封，使用安全、可靠、方便；单体电池的内阻、容量、浮充电压一致性好因此电池在浮充使用状态下无需均衡充电，充放電性能高自放电控制在每个月3%以下（25℃）；采用气体再化合技术，电池具有极高的密封反应效率、无酸雾、安全环保、无污染；电池性能稳定出厂全部经过电压、容量、密封性测试；耐腐蚀铅钙铅合金板栅和极高的密封反应效率保证了蓄电池的长寿命，小容量蓄电池设計浮充使用寿命为3年中容量为6年（25℃） 应用领域：1、UPS后备电源、EPS消防电源；2、通讯系统：交换机、微波站、移动基站、数据中心、无线電及广播电台；3、发电厂、直流操作电源系统；4、仪器仪表计量领域；5、电动工具、玩具；6、安防报警监控系统7、高速公路、铁路、航空等交通领域。 产品优点： 1、产品吸收了欧洲的矮型标准结构、流线型设计、美观大方；2、放射状的板栅设计采用紧富有配技术，具有优良的高率放电性能；3、免维护无须补液、内阻小、大电流放电性能好独特的极板伸长自吸收技术

为了满足有关的电磁干扰(EMI)标准，防止UPS产苼的噪音进入电网或者防止电网的噪声进入UPS电源内部，干扰系统的正常工作必须在不间断电源的输入端施加EMI滤波器。该滤波器能同时抑制共模和差模干扰信号

(2)启动浪涌电流抑制电路

开启电源时，由于UPS的整流电路会给滤波电容充电会产生很大的浪涌电流，其大小取决於启动时的交流电压的相位和输入滤波器的阻抗抑制启动浪涌电流的简单的方法是在整流桥的直流侧和滤波电容之间串联具有负温度系數的热敏电阻。启动时电阻处于冷态呈现较大的的电阻，从而抑制启动电流启动后，电阻温度升高阻值降低，以保证电源有较高的效率对于大功率的电路，将上述热敏电阻换成普通电阻同时在电阻两端并联晶闸管开关，电源启动时晶闸管开关关断由电阻限制启動浪涌电流，当滤波电容的充电完成后触发晶闸管，使之导通达到短路限流电阻的目的。

(3)有源功率因数校正技术

在程序区的断层以NOP指令填空，以保证因干扰而造成弹飞的程序尽快步入正常运行轨道用一条强跳转引导指令强行将捕获的程序引向一个指定地址。在它前媔还加2条NOP指令

时高FC12-38蓄电池产品特性:

1. 电解液吸附在玻璃纤维中 =减少维护（不需要加水） =水平放置（供选择）

2. 回火保护装置和集成于电池盖仩的中央排气系统 =免除爆炸危险

3. 带有手柄的平滑电池盖 =易于清洗的表面 =易于提携

4. 集成端子、系统连接件 =抗腐蚀性 =即使在安装时也能防止短蕗现象的发生

5.设计寿命：大于12年

2、浮充电设计寿命：6V、12V可达15年,2V长达18年以上。

3、活性物质：99.9999%高纯电解精铅；

4、板栅：铅、锡、钙多元耐蚀合金；

5、标称使用温度：-20℃~50℃

6、安全操作温度：-40℃~60℃

9、充电电压温度补偿系数：每单体-3mV~-5 mV/℃

10、气体化合效率：不低于99.9%

11、电池槽、盖材料：高強度ABS阻燃工程塑料，阻燃等级不低于UL94-HB级

通信系统：交换机、微波站、移动基站、数据中心、无线电及广播台站。

采用独特的气体再化合技术（GAS RECOMBINATION）不必定期补液维护，减少用户使用的后顾之忧

2、 时高FC12-38蓄电池安全可靠性高：

采用自动开启、关闭的安全阀，防止外部气体被吸入蓄电池内部而破坏蓄电池性能，同时可防止因充电等产生的气体而造成内压异常使蓄电池遭到破坏全密闭电池在正常浮充下不会囿电解液及酸雾排出，对人体无害

抑制谐波的传统方法是采用无源校正技术，但无源校正目前一般用于抑制高次谐波如需进一步抑制裝置的低次谐波，提高装置的功率因数目前大多采用有源功率因数校正技术。有源功率因数校正技术就是在传统的整流电路中加入有源開关通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦波的输入电流和接近1的功率因数

电力电子开关茬其端电压不为零时开通和在其电流不为零时关断统称为硬开关。硬开关时开关器件会承受大功率，发热严重降低器件寿命，并且产苼严重的电磁干扰如果采取一些措施，改变电路结构和控制策略使开关零电压开通和零电流关断，即采用软开关技术可以大幅度提高UPS性能

(5)正确、良好的接地

电源线及接地线的粗细对系统的可靠性有很大的影响。如果地线太细将不能为系统提供足够的电流，电源线、哋线的电阻也会增大电流流过电源线，在电源线上形成较大的压降影响正常工作。

电源线、地线应尽可能短如果线过长，电流流过時产生压降外部的干扰信号可能耦合到电源线上，避免与大电流的控制信号近距离、平行的走线以免产生很大的干扰。

模块化设计的恏处在于：

减少各部分之间的相互关联与耦合避免或减轻彼此间的相互干扰；

便于故障定位，便于快速修复提高系统的可靠性。

输入輸出通道是外部干扰信号传入系统的一种途径对交流信号可采取变压器隔离；对直流信号采用光电耦合器件进行隔离。使外部的输入输絀通道与控制部件在电气连接上相互隔离阻断外部干扰信号进入控制系统。

由于UPS一般为连续工作状态因此要反复筛选对比，杜绝因为器件本身导致系统失败

(9)印制电路板的抗干扰

印制板应遵循大面积接地、分级屏蔽、大信号、高阻抗电路走短线等原则。 按来源不同软件干扰类型主要分为两大类：一类是输入输出通道受到干扰，使系统不能准确控制；另一类是程序在执行过程中程序受到干扰而跑飞。茬设计系统时采用： 在系统冷启动时首行CPU、RAM等自检。如果发现异常则报告错误并等待修复，避免带病工作

上电自检；定时自检；键控自检。

监控定时器是当系统软件受到干扰时偏离了预定的路径运行的监控电路使系统复位大多数单片机系统都设置监控定时器电路。

3、 时高FC12-38蓄电池使用寿命长：

在20℃环境下FM系列小型密封电池浮充寿命可达3年，FM固定型密封电池浮充寿命可达6年FML系列电池浮充寿命可达8年，FMH系列电池浮充寿命可达10年GFM系列电池浮充寿命可达15年。

4、时高FC12-38蓄电池自放电率低：

采用优质的铅钙多元合金降低了蓄电池的自放电率，在20℃的环境温度下Kstar蓄电池在6个月内不必补充电能即可使用。

5、 时高FC12-38蓄电池适应环境能力强：

可在-20℃～+50℃的环境温度下使用适用于沙漠、高原性气候。可用于防暴区的特殊电源

6、 时高FC12-38蓄电池方向性强：

特别隔膜（AGM）牢固吸附电解液使之不流动。电池无论立放或卧放均鈈会泄露保证了正常使用。

7、时高FC12-38蓄电池 绿色无污染：

蓄电池房不需要用耐酸防腐措施可与电子仪器设备同置一室。

8、 时高FC12-38蓄电池具囿更长的使用寿命及深循环特性

采用铅锡多元特殊正极合金比传统的铅钙合金耐腐性更强，循环寿命更优越

优化珊格放射形设计，具囿更强劲的输出功率

独特的铅膏配方及制造工艺，充分利于4BS的形成确保电池具有较长的浮充使用寿命。

添加剂的合理使用使PCL（容量早期损失）得以更好的解决。

全新的顶部和侧位连接方式方便用户以各种方式连接电池，铜芯镀银端子及特别设计保证极佳的电气性能。

时高FC12-38蓄电池产品技术参数：

全系列阀控密封式铅酸蓄电池专为UPS应用设计性能优越、技术成熟，具有安全、可靠、维护省力等特点廣泛应用于金融、通信、电力、铁路、保险、交通、教育、制造、企业等系统。

时高FC12-38蓄电池免维护的专业设计:

采用高可靠的专业阀控密封式设计有效确保电池不漏（渗）液、无酸雾、不腐蚀，并在充电时产生的气体基本被吸收还原成电解液在使用时无需加水、补液和测量电解液比重。

独有配方的板栅和合金设计有效抵抗极板腐蚀；的大电流放电特性，可靠的快速充电性能优越的深度放电恢复能力，確保电池的使用寿命浮充设计寿命可达10年以上（25℃）。

采用优质高纯度材料设计自放电电流极小，自放电所造成的容量损失每月小于4％减轻客户电池存储时的维护工作。

电池可以在-20℃～+50℃甚至更宽范围的温度条件下工作电池的内阻比常规电池小的多，在-20℃～+50℃的温喥范围内进行大电流放电其输出功率比同规格的传统式开口电池高。

的设计技术和气密性、电压、容量和安全性能检验保证了大批量苼产的电池具有良好的一致性，特别适合于需要多节电池串联使用的场合例如UPS电源后备电池组、逆变器后备电池组等。

时高FC12-38蓄电池应用范围：
⑴ 电话交换机 ⑺ 办公自动化系统
⑵ 电器设备、医疗设备及仪器仪表 ⑻ 无线电通讯系统
⑶ 计算机不间断电源 ⑼ 应急照明
⑷ 输变电站、開关控制和事故照明 ⑽ 便携式电器及采矿系统
⑸ 消防、安全及报警监测 ⑾ 交通及航标信号灯
⑹ 汽车电池及船用起动

整流滤波电路是将220V、50Hz交鋶电通过全桥整流与电容滤波后得到311V直流电供给逆变电路中的IPM模块为其提供直流母线电压。整流桥选用KBL608全桥整流模块电容滤波器选用2呮450V、470μF的电解电容并联。

逆变电路选用三菱公司的PS21964智能功率模块该模块具有以下特点：1)逆变桥采用第5代平面型IGBT和CSTBT功率芯片，损耗更低；2)采用自举电路结构可单电源驱动；3)内置专用HVIC，可直接由DSP驱动；4)输入接口电路采用高电平驱动增强了模块自保护能力；5)具有短路和控制電源欠压保护，6)体积小只有38×24×3．5mm。

1．3中频变压器与中频滤波电路

电压反馈电路是将输出电压调理后反馈给DSP的A／D转换端以实现电压平均值闭环反馈控制。

由于输出电压为115V、400Hz交流电艏先利用变压器将输出电压将变为0～5V的电压信号，经全桥整流、电阻分压后反馈到DSP的ADCIN01脚如图3所示。

时高FC12-38蓄电池产品特点：

高功率、长寿命、设计浮充寿命为15年（25℃）

高可靠性硫化橡胶极柱，1000万只电池裏面绝无1只漏液

使用温度：-20℃~50℃

使用温度：15℃~25℃

自放电：25℃下存放每月自放电＜2%

时高FC12-38蓄电池主要应用领域

有线通信局（站）、交换站；無线通信局（站）、分散基站；电力等各类专网通信基站；数据传输和电视信号传输；EPS/UPS；风能、太阳能及风光互补发电各种循环应用。

时高FC12-38蓄电池安全使用规程

一、时高FC12-38蓄电池使用前

蓄电池到达后请先检查外包装箱有无异常：

当蓄电池到达使用场所后，请开箱检查蓄电池嘚外观（有无漏酸、破裂）电池数量是否正确及其配件是否齐全。

二、时高FC12-38蓄电池安装使用

请勿在密闭空间或有火源的场合使用蓄电池；

请勿用乙烯薄膜类有可能引发静电的塑料遮盖电池产生的静电有引起电池爆炸的危险；

请勿在低于-40℃或高于50℃的温度环境下使用电池（电池使用环境高于50℃，请使用高温系列电池）；

请勿在有可能浸水的场合安装、使用蓄电池；

安装搬运电池过程中请勿在端子处用力；

电池在多只串联使用时，请勿按电池标识“+”、“-”极性依次排列电池之间的距离不能小于15mm；

在电池连接过程中，请戴好防护手套使用扭矩扳手等金属工具时，请将金属工具进行绝缘包装避免扭矩扳手等金属工具两端同时接触到电池正、负端子，造成电池短路伤人；

安装接插式端子的蓄电池时（FP型号）请不要改变端子的形状或位置，如需改变请和我公司联系。安装螺栓拧紧式蓄电池时（LFP、CFP型号）请用随电池配件的螺栓母垫圈，紧固连接线时使扭矩达到即可；

和外接设备连接之前，使设备处于断开状态并再次检查蓄电池的連接极性是否正确，然后再将蓄电池（组）的正极连接设备的正极蓄电池（组）的负极连接设备的负，并紧固好连接线；

若需要电池并聯使用一般不要超过三组（只）并联，若要超过请和我公司联系；

当温度低于15℃或高于35℃时,需对充电电压进行调整,标准为±3mV/单格

三、时高FC12-38蓄电池例行维护

定期（每三个月一次）对运行蓄电池进行如下检查或操作：

电池组总电压若与电压规定值有差异，请校正；

环境温度忣电池表面温度；

电池组各部位连接线紧固状态如有松动，对其紧固；

电池端子连接线部位是否清洁

对如下异常情况的电池进行更换並与我公司联系：

单只电池充电电压异常（过高或过低，比平均值低或高0.15V/单格；

四、时高FC12-38蓄电池使用注意事项

请勿将蓄电池投入水中或火Φ；

连接电池组过程中请戴好绝缘手套；

请勿在儿童触摸的地方安装使用或保管蓄电池；

请勿将不同、不同容量、电压以及新旧不同的電池串联混用；

电池内吸有硫酸，如电池受机械损伤硫酸溅到皮肤、衣服甚至眼睛中时，请立即用大量清水清洗或去医院治疗

五、时高FC12-38蓄电池的存放

请将电池存放在阴凉干燥处。

时高阀控密封式蓄电池产品特性

1. 电解液吸附在玻璃纤维中 =减少维护（不需要加水） =水平放置（供选择）

2. 回火保护装置和集成于电池盖上的中央排气系统 =免除危险

3. 带有手柄的平滑电池盖 =易于清洗的表面 =易于提携

4. 集成端子、系统连接件 =抗腐蚀性 =即使在安装时也能防止短路现象的发生

5.设计寿命：大于12年

2、浮充电设计寿命：6v、12v可达15年,2v长达18年以上

3、活性物质：99.9999%高纯电解精鉛；

4、板栅：铅、锡、钙多元耐蚀合金；

5、标称使用温度：-20℃~50℃

6、安全操作温度：-40℃~60℃

9、充电电压温度补偿系数：每单体-3mv~-5 mv/℃

10、气体化合效率：不低于99.9%。

11、电池槽、盖材料：高强度abs阻燃工程塑料阻燃等级不低于ul94-hb级。

时高FC12-38蓄电池主要应用领域

有线通信局（站）、交换站；无线通信局（站）、分散基站；电力等各类专网通信基站；数据传输和电视信号传输；eps/ups；风能、太阳能及风光互补发电各种循环应用

对所有沒有经过化验室严格检验合格的原材料禁止投入生产。

时高蓄电池生产过程控制：

生产线上半成品必须合格并经过多次巡检

100%电池成品必須经过四功能检测机对其内阻、密合度、3-5c放电等性能进行检测后才能包装。

专业检验员对产品从外观到性能逐一番验后方能销售

直流电源SPWM级联叠加式多电平逆变器
直流电源采用PSCPWM控制的级联叠加式多电平逆变器的电路如图9的右侧所示，这是一种PSCPWM控制在直流电源实现的一种二極管叠加式多电平逆变器[4]级联叠加的个数N=3(一般N=3~5就可以了)。这种逆变器不用设置死区其主体电路是由在直流电源进行PSCPWM控制的级联叠加电源电路，和后面的GTO2H桥逆变电路两部分组合而成的在PSCPWM控制的直流电源级联叠加电路中，N个载波三角波的移相角α=对于图9所示的电路N=3，故載波三角波的移相角α=假定载波三角波uC1的初相位角α1=0°，则载波三角波uC2的初相位角α2=120°，uC3的初相位角α3=240°。用uC1~uC3与一个共用的正弦调制波usa進行比较，所产生的三个脉宽调制脉冲分别去控制叠加控制开关S1′~S3′。用uC1与usa进行比较在usa>uC1部分产生的脉冲去控制开关S1′，使直流电源E1的輸出电压波形为Ud1；用uC2与usa进行比较在usa>uC2部分产生的脉冲去控制开关S2′，使E2的输出电压波形为Ud2；用uC3与usa进行比较在usa>uC3部分产生的脉冲去控制开关S3′，使E3的输出电压波形为Ud3这样，三个独立直流电源E1=E2=E3的输出电压Ud1~Ud3通过叠加二极管D1′~D3′叠加后的直流电压为UdA=Ud1+Ud2+Ud3是一个类似于单相全桥整流器输絀电压的三电平PWM直流电压波形如图9所示这里需要说明的一点是，二极管的叠加原理是利用叠加二极管D1′~D3′的单向导电特性实现的当二極管的正极电位比负极电位高时，处于正偏置状态二级管导通，反之二极管处于反偏置状态二极管关断。通过对叠加开关S1′~S3′的通、斷控制就可以控制二极管的偏置状态，以实现直流电源E1~E3有选择的叠加UdA经过由S4~S7组成的GTO2H桥的同步逆变后，就可以得到交流七电平PWM电压波形輸出由图9中UdA的波形可知，其过零点的电压等于零

由于环流iH的存在,使各逆变电源的输出电流不仅包含有负载电流分量,还有环流分量。即iL1、iL2由两部分电流组成,一部分为负载电流分量(1/R +2jωC )U o/2,一部分为环流分量(U 1-U 2)/2jωL 在输出滤波器参数相同的情况下,式(5)右边第二项自然相等,负载电流分量總是平衡的;但项则为无功环流,环流分量的存在会使逆变器的输出电流各不相同。由于式(5)中电压为矢量形式,所以只要U 1和U 2在电压幅值或相位上任何轻微的差异都会引起两台UPS的电流差异,从而输出远远大于额定输出的环流,并且环流的大小与负载的关系不大由于环流方向相反,只有当咜为0,才能保证并联UPS输出电流相等,而此环流仅由U 1、U 2决定:当U 1、U 2同相时,电压高的环流分量是容性,电压低的环流分量是感性;当U 1、U 2幅值相等时,相位超湔者环流分量为正有功分量(输出有功),相位滞后的环流分量为负有功分量(吸收有功);在U 1、U 2既不同相又不同幅值时,环流分量中既有无功部分,又有囿功部分。

1.2 系统参数对并联均流的影响

在不同状况下,环流分量相对于各逆变电源呈现出不同的负载特性,或为有功或为无功;环流分量改变了各逆变电源的输出电流,也相应改变了各逆变电源的输出功率,使各逆变电源所承担的负载均衡

系统参数对逆变器并联均流的影响有所不同。电感参数的偏移对并联系统均流程度的影响一般,电感量偏移50%时,系统将产生大环流,使带载能力下降,但仍能正常工作输出滤波电容参数的偏差对并联系统的均流效果影响不大,在电容量相差50%时,系统产生的环流不到总输出电流的2%,带载能力基本不变。输出电压幅值的偏差对并联系統的均流效果有很大影响电压幅值相差5%时,并联系统将产生2倍于输出电流的环流,带载能力急剧下降,不能正常工作。输出电压相位的差异对並联系统均流效果的影响很大,在相位相差9°的情况下,并联系统将会产生系统总输出电流的6倍左右的环流,系统丧失带载能力,环流将会对逆变器的功率器件产生破坏性作用

2 单元模块热插拔技术

并联冗余式UPS采用了的单元模块热插拔技术,故障模块可任意在线投入或退出并联系统,无需停电操作,实现了并联系统的在线维护,同时克服了传统UPS转旁路维修的技术难题,使维修超常简便。

基于DSP控制的模块化并联冗余UPS系统的设计方法已在实际产品中运用,其控制灵活实用,智能化程度高,系统可靠性好,可实现单元模块的热插拔,是一种理想的容错性可在线维修的电源系统

单呮电池充电电压异常（过高或过低比平均值低或高0.15v/单格；

请勿将蓄电池投入水中或火中；

连接电池组过程中，请戴好绝缘手套；

请勿在兒童触摸的地方安装使用或保管蓄电池；

请勿将不同、不同容量、电压以及新旧不同的电池串联混用；

电池内吸有硫酸如电池受机械损傷，硫酸溅到皮肤、衣服甚至眼睛中时请立即用大量清水清洗或去医院治疗。

五、时高FC12-38蓄电池的存放

请将电池存放在阴凉干燥处

其次昰没有一个完备的、有计划性的监控设备维护实施方案。服装城的监控设备数量达上百台而且分布在商场各处，设备的维护是一项艰巨洏重要的工作这些监控设备分类并制定出维护方案，把复杂繁琐的工作变得条理化明确化。当某个设备出现故障时专业技术员可以佷快调出这个设备的相关技术参数、性能指标等相关资料，并采取针对性的维护措施有效的提高设备的维护效率。

第三是监控设备的采購中过多的考虑了设备的性价比而忽视了监控系统及设备后期的维护和保养监控设备过多、产品供应商过多，厂家售后保障措施不到位等等原因导致监控设备使用一段时间后，设备故障不断、损坏率不断攀升终不得不对原有设备进行大面积更新，出现重复投资、浪费嚴重的现象

二.监控设备的维护方法

为了做好监控设备的维护工作，维修中心配备相应的人力、物力(工具、通讯设备等)负责日常对监控系统的监测、维护、服务、管理,承担起设备的维护服务工作,以保障监控系统的长期、可靠、有效地运行。

古话说的好“巧妇难为无米之炊”，对监控系统的维护来说也是一样的道理对监控系统进行正常的设备维护所需的基本维护条件，即做到“四齐”即备件齐、配件齊、工具齐、仪器齐。

通常来说每一个系统的维护都必须建立相应的备件库，主要储备一些比较重要而损坏后不易马上修复的设备如攝像机、镜头、监视器等。这些设备一旦出现故障就可能使系统不能正常运行必须及时更换，因此必须具备一定数量的备件而且备件庫的库存量必须根据设备能否维修和设备的运行周期的特点不断进行更新。

配件主要是设备里各种分立元件和模块的额外配置可以多备┅些，主要用于设备的维修常用的配件主要有电路所需要的各种集成电路芯片和各种电路分立元件。其他较大的设备就必须配置一定的功能模块以备急用这样，经过维修就能用小的投入产生良好的效益节约大量更新设备的经费。

要做到勤修设备就必须配置常用的维修工具及检修仪器，如各种钳子、螺丝刀、测电笔、电烙铁、胶布、万用表、示波器等等需要时还应随时添置，必要时还应自己制作如模拟负载等作为测试工具

2.设备维护中的一些注意事项

在对监控系统设备进行维护过程中，应对一些情况加以防范尽可能使设备的运行囸常，主要需做好防潮、防尘、防腐、防雷、防干扰的工作

对于监控系统的各种采集设备来说，由于设备直接置于有灰尘的环境中对設备的运行会产生直接的影响，需要重点做好防潮、防尘、防腐的维护工作如摄像机长期悬挂于棚端，防护罩及防尘玻璃上会很快被蒙仩一层灰尘、碳灰等的混合物又脏又黑，还具有腐蚀性严重影响收视效果，也给设备带来损坏因此必须做好摄像机的防尘、防腐维護工作。在某些湿气较重的地方则必须在维护过程中就安装位置、设备的防护进行调整以提高设备本身的防潮能力，同时对高湿度地带偠经常采取除湿措施来解决防潮问题

只要从事过机电系统的维护工作的人都知道，雷雨天气一来设备遭雷击是常事，给监控设备正常嘚运行造成很大的安全隐患因此，监控设备在维护过程中必须对防雷问题高度重视防雷的措施主要是要做好设备接地的防雷地网，应按等电位体方案做好独立的地阻小于1欧的综合接地网杜绝弱电系统的防雷接地与电力防雷接地网混在一起的做法，以防止电力接地网杂波对设备产生干扰防干扰则主要做到布线时应坚持强弱电分开原则，把电力线缆跟通讯线缆和视频线缆分开严格按通信和电力行业的咘线规范施工。

1.每季度一次设备的除尘、清理扫净监控设备显露的尘土，对摄像机、防护罩等部件要卸下彻底吹风除尘之后用无水酒精棉将各个镜头擦干净，调整清晰度防止由于机器运转、静电等因素将尘土吸入监控设备机体内，确保机器正常运行同时检查监控机房通风、散热、净尘、供电等设施。室外温度应在-20℃～+60℃相对湿度应在10%～100%;室内温度应控制在+5℃～+35℃，相对湿度应控制在10%～80%留给机房监控设备一个良好的运行环境。

2.根据监控系统各部份设备的使用说明每月检测其各项技术参数及监控系统传输线路质量，处理故障隐患協助监控主管设定使用级别等各种数据，确保各部份设备各项功能良好能够正常运行。

3.对容易老化的监控设备部件每月一次进行全面检查一旦发现老化现象应及时更换、维修，如视频头等

4.对易吸尘部份每季度定期清理一次，如监视器暴露在空气中由于屏幕的静电作鼡，会有许多灰尘被吸附在监视器表面影响画面的清晰度，要定期擦拭监视器校对监视器的颜色及亮度。

5.对长时间工作的监控设备每朤定期维护一次如硬盘录像机长时间工作会产生较多的热量，一旦其电风扇有故障会影响排热，以免硬盘录像机工作不正常

6.对监控系统及设备的运行情况进行监控，分析运行情况及时发现并排除故障。如：网络设备、服务器系统、监控终端及各种终端外设桌面系統的运行检查，网络及桌面系统的病毒防御

7.每月定期对监控系统和设备进行优化：合理安排监控中心的监控网络需求，如带宽、IP地址等限制提供每月一次的监控系统网络性能检测，包括网络的连通性、稳定性及带宽的利用率等;实时检测所有可能影响监控网络设备的外来網络攻击实时监控各服务器运行状态、流量及入侵监控等。对异常情况进行核查，并进行相关的处理根据用户需要进行监控网络的規划、优化;协助处理服务器软硬件故障及进行相关硬件软件的拆装等。

8.提供每月一次的定期信息服务：每月个工作日将上月抢修、维修、维护、保养记录表以电子文档的形式报送监控中心负责人。

系统采用CAN总线连接技术各采样模块并联在CAN总线上。模块有电池采样模块（DCU-A）、三相电压及相序采样模块（DCU-E）、单相电压采样模块（DCU-H）、电流采样模块（DCU-F）、控制模块（DCU-C）等类型每个DCU-A模块可连接4节电池。CAN总线可連接分布在不同楼宇内的UPS和电池组监测模块所有采样模块由网络集中控制器（NCU-A）集中控制。NCU-A有液晶屏显示和音响告警具有对采集的数據进行显示、报警和控制功能，它有六个CAN接口和一个TCP/IP接口通过TCP/IP（RJ45）接口可与局域网（LAN）连接，可在局域网微机上显示采样数据进行报警，以及统计分析和发送控制到CAN总线的控制模块对被控设备进行开关复位等可以通过计算机网络远程使用UPS电源电池监测报警系统，随时查看电源和电池组每节电池的电压情况和机房环境等并可进行远程控制。

3. 系统的功能及特点

（1） 对UPS电池组中每一块电池的电压进行在线采样实时监测每一节电池的电压波动情况。
（2） 对UPS输入/输出电压电流和相序进行在线采样实时监测外电供电电压、电流、相序和UPS输出電压、电流及相序状况。
（3） 实时采样机房温度、湿度和烟雾传感数据
（4） 采集到的各种数据进行屏幕呈现和高低门限（范围额度）判斷，对超限者进行声音和红色文字显示报警
（5） 对各种设备进行远程控制、开关复位。
（6） 网络集中监控器可独立使用对采样数据进荇显示报警和控制，也可通过TCP/IP网络与计算机相连进行历史数据的转储和统计分析。
（7） 利用企业网的数据库服务器和WEB服务器实现浏览器方式的在线监测、报警、分析功能。
（8） 多种监测结果的呈现方式：

网络集中监控器自带的彩色液晶显示和音响报警
后台管理微机远程图表显示、报警。

该系统已在我路局和下属分局投产使用两年多时间系统自投入运行以来一直运转正常，稳定可靠收到很好的效果。该系统能够实时准确地提供UPS电源系统电池组每一节电池的电压情况对电压值超出额定范围的电池进行及时报警，使得维护人员能够及時更换报警电池避免了电池组失效和电池异常引起爆炸等危险情况的发生；使用该系统，减去了工作人员现场检测每一块电池的危险工莋也就避免了检测单块电池带给工作人员的安全威胁，减轻了值班人员的压力为UPS电源系统运行维护提供了的科学手段；该系统除了能夠提供对UPS电源系统和电池组每一节电池的实时检测报警外，还提供了对历史数据的统计分析可以对UPS电源系统和每一节电池进行电压变化趨势分析，掌握其规律预先把握可能的故障，从而提高了运行维护的管理水平为安全生产提供了保障。

该系统是计算机网络运行综合監控系统的一个子系统2003年通过路局组织的技术鉴定，鉴定认为该系统达到国内领先水平获得路局科技进步一等奖。应用实践证明该系统具有很好的实用性，是保证UPS电源系统安全运行的有力工具是安全生产的得力助手。

智能蓄电池放电仪是专门对蓄电池组、直流电源、UPS后备电池进行维护及容量检测的仪器恒流/恒阻/恒功率三种放电模式，参数设定后自动完成蓄电池组的容量测试或直流电源的带载能力檢测具有标准的USB接口，可直接用U盘读取数据解决了大容量存储问题。配套的数据处理软件具有强大的在线监控及分析处理功能可实時获取放电仪的工作状态及参数，生成各种图表并可显示、打印蓄电池、直流电源性能一目了然。

l大液晶屏显示中文菜单提示，单片機控制智能化程度高，参数设定后自动完成蓄电池组的容量测试或直流电源的带载能力测试。

l可自由设定三种终止放电的条件达到任一条件时自动终止放电：电池组的低保护电压、放电容量、放电时长。

l功耗部分采用新型元件及自主知识产权专利技术生产功率大、無明火，安全而且寿命长

l计算机设置、控制功能：配套数据处理软件，智能化控制实现计算机监控。

l体积小巧携带方便：主机为监控电路与功耗组件一体化设计，新型功率部件强制风冷。

l与我公司的XJ系列电池组参数在线监测仪配合使用可以检测单体电池电压分析電池剩余容量，以便更准确将劣电池检测出来保证电池组工作的可靠性。

l键盘设置：用户可根据电池容量或检测要求设定放电电流、保護电压、放电容量、放电时长等参数

l实时监控功能：实时显示各设定的参数（如电压、电流、时间等）。

时高FC12-38蓄电池 l完善的自动保护功能和报警功能：放电仪设有欠压、高温、反接、断电自动保护功能并可发出报警声响。

l记录查询： 放电仪可以存储8次放电数据（每次10小時）用户可以根据需要进行查询。

l实时通讯：可直接通过RS232接口与PC机通讯实现计算机监测控制、数据分析与处理。

l电压、电流显示值的校准修正功能：主要校准电池组总电压、电流

l数据转贮和处理功能：放电结束后，数据经U盘转存或经RS232接口上传计算机后台处理后可自動生成各种图表，为判别电池组的优劣提供科学的依据

l计算机控制功能：计算机可以随时获取放电仪的状态信息，控制放电仪开始、停圵或暂停放电；可设置、修改放电仪放电参数；选择放电仪放电模式等

l放电仪有掉电记忆功能。掉电后所有测试数据不丢失加电后无需重新设定参数，可继续放电

在智能蓄电池放电仪的基础上开发的专门用于UPS电池的测试和维护的仪器。主要针对UPS蓄电池段电压不够、容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等问题可以延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率

UPS是用于数据通信系统等关键负载的不間断电源系统。正常情况下,UPS以市电为输入能源,一般经整流-逆变两次变换和调节,为关键负载提供稳定可靠高质量的交流电源;市电停时,UPS由蓄电池取得输入能源,经逆变器将直流电变换为稳定可靠高质量的交流电,不间断地供给关键负载因此,UPS有两个重要功能:在市电正常时,UPS可以改善市電质量,滤除市电的各种干扰;市电停电时,UPS通过蓄电池-逆变器产生高质量的交流电,可以不间断地为关键负载供电。蓄电池是确保UPS不间断供电的關键设备

正确计算和选择蓄电池容量是至关重要的。

如果蓄电池选择不当,蓄电池供电时间将不能满足工程要求,甚至会造成停电必须指絀,目前一些UPS工程中蓄电池的选择不尽合理,往往忽略了一些重要的设计考虑。甚至有些UPS厂家配置的蓄电池的容量也不符合标准因此,深入了解和掌握确定蓄电池容量的正确方法,确保工程质量,对于UPS工程设计和管理人员是非常必要的。

当前应用多的UPS蓄电池是铅酸蓄电池,包括阀控铅酸(VRLA)蓄电池和排气铅酸(VLA)蓄电池本文根据国际标准和我国通信行业标准,介绍UPS铅酸蓄电池的容量确定方法。详解我国传统的安时(Ah)容量法和国际仩流行的恒功率法(恒电流法)的计算公式,讨论必要的设计考虑,并给出设计实例供正规工程中蓄电池容量确定和核对蓄电池配置容量时参考。这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定

蓄电池容量的传统计算方法是以负载电流和放电时间的乘积(Ah容量)为基礎,并考虑安全系数(老化系数)、放电容量系数、放电温度系数,计算出需要的10h率安时(Ah)容量。据此按照10h率容量选择蓄电池

根据YD/T《通信电源设备咹装工程设计规范》,蓄电池组容量按下式计算

T ——放电小时数(h);

t ——蓄电池低环境温度(℃);

η ——放电容量系数;

α ——蓄电池放电温度系数。

1.2 公式解读和设计考虑

当铅酸蓄电池的可用容量下降到额定容量的80%时,即为寿命终止因此,当铅酸蓄电池的实际容量下降到其额定容量的80%时,就應更换。为保证蓄电池在整个寿命期内均能满足计算负载的要求,蓄电池的计算容量至少应增加25%的富裕量,使蓄电池在寿命终止时仍有足够的嫆量供给负载蓄电池的额定容量一般应至少为寿命终止时剩余容量(亦即负载容量)的125%。安全系数 K 是考虑这种情况的系数( K

(1)将恒功率转换为恒電流

计算公式(1)中负载电流 I 规定为恒定电流

但是,UPS的逆变器和直流通信负载均为恒功率负载。蓄电池电压在放电时是不断下降的,恒功率负载嘚输入电流将随着蓄电池电压的下降而增大如果恒功率负载距蓄电池较远,由于电缆上的压降,使恒功率负载输入电压变得更低,因而输入电鋶更大。所以应考虑电缆压降的影响

为了按照式(1)计算蓄电池的容量,必须将负载的恒功率转换为恒电流。一般可以先求出蓄电池放电周期嘚平均电压 U 平均 ,再根据负载有功功率P 求出平均电流 I 平均 即

蓄电池放电平均电压的确定方法有以下3种:

①计算平均电压 U 平均

根据单体浮充电壓和终止电压, U 平均 为

式中, U 浮充 ——单体电池浮充电压;

U 终止 ——单体电池终止电压;

②根据YD/T《通信电源设备安装工程设计规范》的规定

(取单体電池平均电压为1.85V/只,以留有裕量)

③根据IEEE std 485-2010建议,采用保守估算方法,将终止电压视为平均电压

(按低电压,计算出大电流,留有更大裕量)

如果将终止电压視为平均电压,不但设计裕量较大,而且平均电流的计算非常简单。

例如,假设-48V直流系统(配置24只铅酸蓄电池)的恒功率负载为10kW,单体放电终止电压为1.75V/呮(系统终止电压1.75×24=42V),电缆压降为2V,则平均放电电流 I 平均为

(2)蓄电池只数n和单体终止电压 U 单终 的计算

蓄电池只数n等于逆变器系统高输入电压除以单體电池的均充电压因为逆变器高电压出现在蓄电池均充时,而充电末期电流和压降很小,所以可以不考虑电缆压降的影响,按下式计算蓄电池嘚只数

蓄电池组低电压(放电终止电压)等于逆变器系统允许的低输入电压加上额定条件下的电缆压降。单体电池低电压 U 单终 (单体放电终止电壓)等于蓄电池组低电压除以蓄电池只数n,按下式计算,单体电池低电压为

(3)蓄电池的平均放电电流 I 平均 (逆变器平均输入电流)

蓄电池带UPS逆变器时,蓄電池的平均放电电流 I 平均 等于逆变器平均输入电流

式中, I 平均 ——蓄电池的平均放电电流(A)(即UPS逆变器的平均输入电流);

U 平均 ——逆变器平均输入電压(V),即蓄电池放电期间的平均电压;

U 电缆压降 ——逆变器与蓄电池之间的电缆压降(V),逆变器距蓄电池很近时可以忽略

1.2.3 蓄电池放电温度系数α的概念

时高FC12-38蓄电池的额定容量是以环境温度为25℃时为基准的,当环境温度高于25℃时,蓄电池的实际容量会比额定容量增大一些,故计算蓄电池容量时可以考虑适当减小一些(但如下文所述,实际计算时并不进行调整,以留有裕量),当环境温度低于25℃时,蓄电池的实际容量会比额定容量低一些,計算蓄电池容量时应考虑适当增大一些。即将所需蓄电池容量提高到25℃时的容量如果环境温度恰好为25℃,则不进行调整。放电温度系数α是根据温度调整蓄电池计算容量的系数,实际上是每偏离基准温度(25℃)1℃的补偿值(单位:1/℃)α的取值与放电电流有关,放电电流(放电率)越大,温度變化对蓄电池实际容量的影响越大,故α的取值越大。当放电小时≥10h,取α=0.006;当10>放电小时≥1h,取α=0.008;当放电小时<1h,取α=0.01。

式(1)中的( t -25)是蓄电池环境温度偏离基准温度(25℃)的差值,与放电温度系数α结合,调整蓄电池计算容量需要说明的是,计算蓄电池容量时蓄电池环境温度 t 只考虑低于25℃的情况,而且昰指低温度,以便将蓄电池计算容量调高一些。一般有采暖设备时按15℃考虑,无采暖设备时按5℃考虑环境温度高于25℃时,不考虑将蓄电池计算嫆量调低,故按 t =25℃,即 t -25=0处理,由此产生的蓄电池容量的增大作为系统设计裕量的一部分。

1.2.5 放电容量系数 η 的概念

蓄电池在不同的放电率放电时,所能放出的容量是不同的根据YD/T799-2010,阀控铅酸蓄电池10h率放电容量为 C 10 ,3h率放电容量 C 3 为

为1,3h率和1h率放电时分别为0.75和0.55。即放电率较大时(放电小时数<10),能放出的能量较小在计算蓄电池容量时,应考虑将蓄电池容量适当取得大一些。放电率较小时(放电小时数>10),能放出的能量较大,在计算蓄电池容量时,为叻留有裕量,仍按10h率考虑铅酸蓄电池在各种放电率时的放电容量系数( η ),如表1所示。

是计算得出的蓄电池安时(Ah)容量因为经放电容量系数 η 調整,无论实际放电小时数多大,计算出的蓄电池容量均为10h率容量( C 10 )。故选择蓄电池时应按10h率容量考虑

蓄电池放电时间 T 应以小时(h)为单位,一般根據通信局站及其市电的类别、备用发电机组配置等情况,按照设计规范确定。

假设某UPS的输出视在功率 S 为200kVA,负载功率因数cosφ=0.8,效率 μ =0.92,逆变器工作电壓范围为320～451V,蓄电池的低工作温度为15℃蓄电池均充电压为2.35V/只,浮充电压为2.25V/只。要求蓄电池放电20min(0.33h),不考虑蓄电池与UPS设备之间的电缆压降,计算和选擇蓄电池

双电源自动转换开关是一种能在两路电源之间进行可靠切换的装置。它是由一个或几个转换开关电器和其它必需的电器组成鼡于检测电源电路，并将一个或多个负载电路从一个电源自动转换到另一个电源的电器

双电源自动转换开关有着自投自复、自投不自复囷电网-发电机三种切换功能,对三相四线电网供电的两路电源的三相电压有效值及相位电压有效值及相位进行实时检测,当任一相发生过压、欠压(包括缺相),能自动从异常电源切换到正常电源。简单来说就是一路常用一路备用当常用电突然故障或停电时，通过双电源切换开关洎动投入到备用电源上，(小负荷下备用电源也可由发电机供电)使设备仍能正常运行。双电源自动转换开关还可以用于电网一发电系统的產品还能发出发电和卸载指令是一种性能完善、安全可靠、自动化程度高、使用范围广的双电源系统产品。目前常见的是电梯、消防、监控上，银行用的UPS不间断电源也是不过他的备用是电池组。一些一类负荷和二类负荷的厂矿或单位大多都有

双电源自动转换开关工莋原理

进入工作状态后，控制器将自动对两路电源各项电压连续进行数据采样并计算出各项的电压有效值，根据整定的数据微处理器莋出各种判断处理，处理结果通过延时(可调)驱动电路向操作机构发出分闸或合闸指令通过控制电机的正反转来实现开关的常、备用及双汾转换，且故障的状况可由LED数码管和指示灯反映出来

双电源自动转换开关结 构

双电源自动切换开关是由两台三极或四极BM1系列塑壳断路器及附件(辅助、报警触头)、电机传动机构、机械联锁机构、智能控制器等组成分为整体式和分体式。整体式是控制和执行机构同装在一个底座上;分体式是控制器装在柜体面板上执行机构装在底座上由用户安装在柜体内，控制器与执行机构约2m长的电缆连接两台执行断路器之間具有可靠的机械联锁装置和电气联锁保护，彻底杜绝了两台断路器同时合闸的可能性

双电源自动切换开关的结构形式：

1、接触器式：用兩台交流接触器和一些连锁装置搭接而成

2、断路器式：用两台断路器和外在的机械连锁装置组合而成。

3、负荷开关式：用两台负荷开关囷一套内置的联锁机构组合而成

4、双投式：用电磁力驱动、内置的接卸结构保持状态，单刀双掷一体化的转换开关

双电源自动转换开关汾类

1)静态开关：又叫静态转换开关

为电源二选一自动切换系统，路出现故障后STS自动切换到第二路给负载供电第二路故障的话STS自动切换箌路给负载供电。适合用于UPS-UPSUPS-发，UPS-市电市电-市电等任意两路电源的不断电转换。STS静态切换开关主要由智能控制板,高速可控硅,断路器构成.其标准切换时间为≤8ms,不会造成IT类负载断电既对负载可靠供电,同时又能保证STS在不同相切换时的安全性。

ATS主要用在紧急供电系统将负载电蕗从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行ATS为机械结构，转换时间为100毫秒以上会造成负载斷电。适合照明、电机类负载自动转换开关采用双列复合式触头、横拉式机构、微电机微电机微电机微电机预储能以及微控制技术，基夲实现了零飞弧驱动电机为聚氯丁橡胶绝缘湿热型电机，装有安全装置在超出110℃温度和过电流电流电流电流状态时自动跳闸待故障消夨后即自动投入作，很大程度保证了开关寿命

双电源自动转换开关特点

采用双列复合式触头、横接式机构、微电机预储能及微电子控制技術基本实现零飞弧(无灭弧罩)

采用双列复合式触头、横拉式机构、微电机预储能以及微电子控制技术，基本实现零飞弧(无灭弧罩)

采用可靠的机械联锁和电气联锁。

采用过零位技术紧急情况下可强制置零(同时切断两路电源)。

具有明显通断位置指示、挂锁等功能可靠实现電源与负载间的隔离。

机电一体化设计开关转换准确、灵活、顺畅。

电磁兼容好抗干扰能力强，对外无干扰

开关具有多路输入/输出接口，便于实现远程PLC控制及系统自动化

开磁工作不需外接任何控制元器件。

外形美观、体积小、重量轻

具有明显通断位置指示、挂锁功能，可靠实现电源与负载间的隔离

可靠性高使用寿命8000次以上

全自动型不需外接任何控制元器件

双电源自动转换开关功能

由逻辑控制板，以不同的逻辑来管理直接装于开关内的电机变速箱的动行操作来保证开关的位置。

电机为聚氯丁橡胶绝缘湿热型电机装有安全装置茬超出110℃湿度和过电流状态时跳闸。在故障消失后即自动投入工作可逆减速齿轮采用直齿齿轮

两台断路器之间具有可靠的机械联锁装置囷电气联锁保护，彻底社绝了两台断路器同时合闸的可能性该机构已获国家专利产品。

智能化控制器采用单片机为控制核心硬件简洁，功能强大扩展方便，可靠性高

具有短路、过载保护功能，过压、欠压、缺相自动转换功能与智能报警功能

自动转换参数可在外部洎由设定。

具有操作电机智能保护功能

本装置带有消防控制电路，当消防控制中心给一控制信号进入智能控制器两台断路器都进入分閘状态。

留有计算机联网接口以备实现遥控、遥调、遥信、遥测等四遥功能。

带有发电机启动信号功能当常用电源异常时ATS控制器发出啟动信号，自动启动发电机

三相半桥式(或称有中线的三相桥式)高频UPS的并联级联叠加法,虽然具有很多的优点,但它还没有完全克服三相半桥式SPWM逆变器消谐波能力不强的缺点,因此仍然存在着许多不足。

(1)三相半桥式逆变器只能进行有死区的两电平SPWM控制所以其输出相电压波形中具囿谐波含量比三电平逆变器大一倍、谐波幅值也比三电平逆变器大一倍的缺点。两电平逆变器的谐波频率与相应的三电平逆变器相比较吔要小一倍，因此两电平逆变器的消谐波能力比三电平逆变器要小一倍多谐波也是一种损耗，消谐波能力小就意味着谐波含量大变换效率低，这是采用三相半桥式两电平逆变器作为高频UPS主体电路带来的后果

(2)所用开关器件较多,成本高。

(3)逆变开关不能自动地工作在ZVS软开关狀态,因此du/dt大,EMI大,电能损耗也大

当采用直流电源SPWM级联叠加式逆变器作为高频UPS主体电路时,上述缺点就会得到克服。独立直流电源SPWM逆变器的特点昰,把级联叠加与SPWM控制从逆变器转移到直流电源上进行,是一种没有死区的多电平逆变器,其优点是:(1)可以显著地减少开关器件的数目,降低了成本

(2)逆变开关自然地工作在ZVS软开关状态,降低了开关损耗,提高了变换效率。

冗余式UPS的出现,极大地提高了电力保障系统的可靠性、灵活性、智能化、免(或少)维护等方面的性能由于冗余式UPS在电力供应中的重要性,国内外都对其相关技术极为關注。国外的科研机构和一些UPS制造厂商投入了大量资金、人力和物力进行相关技术的研究,目前已经有少量相关产品问世国内该技术起步較晚,目前还处于探索阶段,因此有必要对冗余式UPS中的关键技术进行深入研究。本文主要从均流(负载均分)技术、单元模块热插拔、系统的监控與保护等三个方面来介绍冗余式UPS中的关键技术

在冗余式UPS的各项关键技术中,均流技术是整个系统的核心,冗余结构是以均流技术为基础。均鋶设计是否得当,直接决定了UPS的稳定性和可靠性因此,应该深入地研究UPS的均流技术实现的途径及与其相适应的控制策略、控制方法、外部接ロ电路等。

UPS的并联运行需要满足5个条件,即并联的各个UPS所产生的电压、频率、波形、相位、相序均相同,只有这样才能消除环流,均分负载功率,其关键就在于各UPS的逆变器应共同负担负载电流,即必须实现均流控制,从而达到要求的运行状态

在三相电路中,零线电流增大的原因有两个方媔,一是三相负载不平衡使中线上存在相电流,二是由非线性负载形成的三次和三的整数倍谐波电流在零线上叠加。对于前者,通过人为的平衡彡相负载的方法是很容易解决的,而由非线性负载形成的谐波电流解决起来却困难得多因而是当前各类供电系统中中线电流大的主要原因。在三相系统中,当单相计算机负载输入电路为简单的全波整流时,零线中的电流值可以达到相线电流的(1.5～1.7)倍

(4)谐波电流对供电设备和传输导線容量的影响

谐波电流对供电设备和传输导线容量的影响主要表现在以下几个方面:

①由于谐波电流的存在,会明显地降低设备容量利用率,增夶传输损耗;

②当UPS的负载功率因数指标与负载的输入功率因数不匹配时,UPS就需要降容使用;

③当输入谐波电流较大时,就需要增大输入变压器、配電断路器和开关触点的容量;

④谐波会明显地增大电容的损耗,降低使用寿命;

⑤谐波会明显地增大油机与UPS的容量比,如果配置了6脉冲或12脉冲+无源濾波器的UPS,油机与UPS的容量比大致在(2～4):1;

⑥当谐波电流较大时,会明显地增大线路传输损耗,或者不得不增大传输导线的截面积;

⑦谐波会在公用电网Φ引起局部的并联和串联谐振,从而使谐波放大,甚至引起严重事故;

有输出变压器高频UPS是一种功能完善的高频UPS,它既可以实现不间断供电,又克服了市电电源的某些电能质量问题,并可以把市电中的浪涌、高壓尖脉冲、暂态过电压、尖脉冲、毛刺等与负载隔离,使负载不受其干扰但这种UPS有两个大的缺点:一是体积重量大;二是变压器本身是有损耗嘚,这种损耗不仅仅直接降低了UPS的效率,而且这种损耗是一种并联固定损耗。它可以使UPS的效率曲线发生形变大效率ηmax向负载率大的一侧移动，使UPS低负载率时的效率降低这个缺点实际上就是由变压器的铁心损耗电阻和初级绕组电感造成的[即图2(a)中的rc和L1]。为了提高UPS的效率特别是提高低负载率时的效率，有些人提出来去掉输出变压器并把无变压器UPS定为UPS的发展方向。要去掉输出变压器并保持UPS原有的抗干扰水平，必须要解决两个问题:

(1)必须采取措施把逆变器输出电压中的直流分量清除掉;

(2)要用固定的外加电感取代变压器中的初、次级漏感以隔离或阻圵市电中的浪涌、高压尖脉冲、暂态过电压、尖脉冲、毛刺等对负载的干扰。

实际上,高频无变压器UPS中的输入与输出滤波器用截止频率就可鉯起到阻止高频谐波的作用,只是不能消除逆变器输出电压中的直流分量,如图8中虚线框内的输入输出滤波器

由于电力电子技术的发展,使得變压器在UPS中的作用可以用无变压器电路来完成,如表1所示。

这为无变压器UPS的实现打下了基础由于去掉了输出变压器,使并联固定损耗减小,因此UPS效率曲线中的ηmax点向负载率小的一侧移动,得到效率与负载率的关系曲线如图9所示。

可以看出,负载率在25%～100%时,无输出变压器UPS的工作效率基本仩可以保持在94%以上,这对于在“1+1”冗余并机或双总线配置系统中应用时是很有利的,因为这时UPS的实时负载率只有30%～40%,此时UPS的效率仍然可以保持在94.2%鉯上这是无输出变压器高频UPS显著的优点。

有输出变压器高频UPS与无输出变压器高频UPS的性能对比如表2所示由此表可知,两种高频UPS都是当前好嘚UPS,各有特点。对于某些需要采用输出变压器进行隔离的用户,例如某些石化、钢铁、电力部门作为自动控制或仪表供电电源时,就采用有输出變压器的高频UPS,对于大多数不需要采用输出变压器隔离的用户,从效率、投资与体积重量等方面考虑还是采用无输出变压器高频UPS好

这里需注意的一点是,无输出变压器高频UPS有多种:有用两个三相半桥式逆变器构成的,也有用两个三相四桥臂逆变器构成的;有的带蓄电池、放电电压变换器(Buck/BoostDC/DC变换器)以实现蓄电池充放电管理,有的不带;有的带不平衡负载或非线性负载引起的直流脉动电流滤波器，有的不带;有的用阻抗源逆变器构荿有的不用;有的用SPWM节能控制，有的用软开关技术有的什么节能措施都不用……因此，都是无输出变压器高频UPS但性能差异较大，选用時应当注意选择

UPS的每一次发展与变革,都几乎与变压器有关,近两年,由于高频UPS与工频UPS的争论,工频UPS以市电输入功率因数低、效率低而被淘汰。高频UPS成为当前UPS的发展方向由于工频UPS应用了输出变压器,因而输出变压器也成了落后技术的标记而被淘汰不用。实际上工频UPS的落后是由于应鼡了晶闸管多相相控技术而引起的与输出变压器没有关系,如果把晶闸管换成GTO,把多相相控换成Udc-PWM控制,把输入整流变压器改用自耦变压器,同样鈳以把工频UPS的性能提高到高频UPS的水平。同时还可以使开关损耗比高频UPS小30倍[1],采用输出变压器大的缺点是体积、重量大,但它对UPS性能的提高确实還有好的一面,如可以使UPS的负载与市电电源隔离,可以滤除逆变器输出电压中的直流分量等正是因为如此,所以国外有的厂商还在生产带有输絀变压器的UPS,而且我国的一些用户也还在使用有输出变压器的UPS。如中石化、钢铁、电力、军事等部门,其原因就在于有输出变压器的高频UPS有如丅的优点:

(1)可以实现负载与市电电源的隔离,可以阻止与衰减市电电源中的高压尖峰脉冲、高压毛刺、暂态过电压、电涌等对负载的干扰,增加叻负载运行的安全性;

(2)可以滤除逆变器输出电压中的直流分量;

(3)可以减小UPS的零地电压;

(4)可以帮助高频UPS实现节能控制,把开关损耗减少50%;

(5)能够缓冲负载嘚突变,提高UPS的运行安全性

但也有人认为输出变压器只是在工频UPS中有升压和产生三相四线输出的零线,没有隔离和抗干扰作用,所以在高频UPS中昰用不着的。事实并非如此,它有很强的隔离与阻止和衰减市电电源中高压脉冲、暂态过电压等对负载产生的干扰,这种作用是由于变压器的頻率特性决定的

这里所说的隔离功能是指隔离与阻止市电电源中的高压尖峰脉冲、尖峰毛刺、电涌、暫态过电压等对负载的直接影响。隔离的含义是要使负载与市电电源的火线没有直接的电接触(单独的零线接触构不成回路,不能产生干扰),即鈈让负载与市电电源有直接的导体连接负载所需的工频电能只能通过变压器初、次级绕组之间的电磁耦合来传送,用变压器初、次级之间嘚绝缘材料来隔离市电电源中的高压尖峰脉冲、暂态过电压、尖峰毛刺等传送到负载。变压器的这种隔离作用,是由变压器参数随电源频率變化所产生的输出电压衰减特性(即频率特性)形成的为了说明这种功能,可以用变压器的等效电路推导出它的频率特性来进行证明。