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UPS電源的蓄電池特點

来源: 作者: 2019-05-03 12:34:36

設備的可靠性與多種因素有關,包括電路研制定型水平、技術人員技術水平和經驗、器件選用差別、生產工藝水平、質量管理流程等。電路結構變化有個技術成熟的過程,當然還包括所選用的器件性能和可靠性對新電路結構的適應能力。所以說電路結構的變化對設備可靠性是有影響的,影響大小終取決于電路技術成熟程度和器件水平這兩個因素。

1、技术成熟是毋庸置疑

无变压器UPS采用的新技术主要有两点:1是AC/DC高频整流(PFC)技术;2是输出半桥逆变技术。这两项技术产生由来已久,已成为电力电子设备的经典技术,运用也非常广泛,所以技术成熟程度是毋庸置疑的。虽然把这两项技术集成起来用于无变压器UPS中仅是近十年的事情,因电路定型水平和参数选择的差异也可能存在设备可靠性问题,但出现可靠性的根本原因却不是电路结构和新技术的应用造成的。

2、当前器件性能水平完全能够满足新电路结构提出的更高要求

在无变压器UPS中,对器件性能要求高的环节主要是半桥式逆变器,而关键的参数又是功率开关器件IGBT的耐压(UCES)和输出电流(有效值和峰值)能力,IGBT的输出能力完全可以满足400~500kVA的大功率无输出变压器UPS.

值得注意的是,在无变压器UPS的半桥逆变电路中,输出电压是由400V直流母线电压直接构成的,输入电流有效值等于输出电流有效值。而传统的带变压器UPS是通过输出变压器升压形成的,在升压比为1:1.9或1:1.78时,同时斟酌三角形/星形接法输出电流有效值是输入有效值的1.73倍,所以全桥逆变器输入电流有效值是输出电流有效值的1.9/1.73=1.1(或1.78/1.73=1.03)倍。数据说明,对一样输出功率的UPS,无输出变压器UPS对IGBT的电流输出能力的要求并不比传统的带输出变压器UPS高。也就是说,从IGBT地电流输出能力来看,能做多大功率的带输出变压器UPS,就可以做多大输出功率的无输出变压器UPS.

与带输出变压器UPS相比,无输出变压器UPS的逆变器对IGBT的耐压提出了更高的要求。在带输出变压器UPS的全桥逆变器中,IGBT的耐压就是直流母线电压,一般为400多伏,而在无输出变压器UPS地输出半桥逆变器中,直流母线电压是400V,要求IGBT的耐压要大于800V.虽然当前的器件耐压1200V已不成问题,但此要求不但仅是静态耐压问题,更严重的是IGBT地开关电压变化率(du/dt)和开关损耗问题,因此这是电路设计和器件选择时必须重视和解决的问题。

3、输出隔直流问题

由于控制环节故障使一个IGBT连续导通时,或在一个IGBT或二极管短路的情况下,400V直流母线电压会直接输出到负载端(此时电感变成阻抗很小地导线)。单相负载输入整流后地直流母线额定电压是311V,考虑负载允许输入地+15%地上限,直流母线额定电压是357V,并联在整流电路输出端地滤波电容耐压通常是400V.当UPS产生这种故障时输出直流电压会接近400V,滤波电容和DC/DC变换器都会因输入电压太高而受到影响。

出现这种情况在理论上是有可能的。但是,如果出现这1危险情况,即使缺少了专门的直流份量检测电路(例如,检测电路故障或参数漂移等),也可以根据从另一个IGBT收到的驱动信号得知,直流电压可能发生短路,从而立即终止逆变器的工作,同时断开逆变器与后面负载的连接。通常逆变器的输出端配备有一个静态旁路开关,它可在逆变器停止工作时迅速将负载切换到旁路市电供电,以保证负载供电的持续进行。逆变器保护和转旁路供电地动作时间很短,可在输出电压上升进程中完成,因而不会对负载安全造成影响。在大量装备的实际运行中,这种故障几乎没有出现过。

4、无输出变压器UPS的可靠性指标

如果不知道平均故障间隔时间MTBF,或者厂商提供的MTBF数据不可信的话,那末可用UPS的效率和输出能力各项指标来衡量其可靠性,这些指标包括整机工作效率、输出过载能力、输出电流峰值系数、启动负载时输出电流浪涌系数和负载功率因数等。

无输出变压器UPS的输出能力和可靠性指标与传统带输出变压器UPS一样,都达到了很高的水平。可靠性已不再是无输出变压器UPS设备的关键问题。

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