一種新型不間斷電源

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作者：賈彬,陳澤時間：2008-01-11 來源：電源技術應用

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摘要：分析了一種新型不間斷電源。在冶金、石化、制藥等行業(yè)，當電網(wǎng)發(fā)生瞬時跌落、斷電時會給生產(chǎn)造成重大損失。而工業(yè)不間斷電源以比傳統(tǒng)UPS更小的設備投資、更多種類的電源輸出功能、更高的效率、和易于維護，提供了一種很好的解決方案。

關鍵詞：不間斷電源；共母線；變頻電源

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0 引言

在冶金、石化、制藥等行業(yè)中，有一些重要的生產(chǎn)設備，如冶金企業(yè)的煉鋼轉爐和銅冶煉轉爐的傳動裝置、煉鋼轉爐氧槍提升傳動裝置、連鑄機大包轉臺傳動裝置、石化系統(tǒng)的重要泵類和制藥廠的攪拌罐設備、化纖抽絲工藝等，當交流電網(wǎng)出現(xiàn)電壓瞬變、停電等故障時，不允許設備中斷運轉，應當繼續(xù)運行至完成當前的生產(chǎn)工藝或運轉到安全位置再停車，否則會造成很大的經(jīng)濟損失。一般情況下這些設備都是由變頻器驅動的，如果采用在線式工業(yè)UPS不僅造價昂貴、而且電源的利用效率會下降很多。多數(shù)企業(yè)因沒有后備電源而不得不承受電網(wǎng)故障造成的損失。因此，對一種投資小、效率高的不間斷電源系統(tǒng)需求非常旺盛。

1 系統(tǒng)工作原理

該新型不間斷電源在工業(yè)應用中有兩種型式，即共直流母線不間斷電源，和非共直流母線不間斷電源。其原理圖分別如圖1與圖2所示。

圖1 共直流母線不間斷電源原理圖

圖2 非共直流母線不間斷電源原理圖 {{分頁}}

共直流母線的不間斷電源系統(tǒng)尤其適合于精度較高的生產(chǎn)線，且在工藝的不同部分要求同步性較高的狀況下有出色的性能。一方面各變頻器的電壓中間回路通過快速熔斷器耦合在直流母線上，因此，一條線上各變頻器的公共電壓是絕對一致的，在同樣的控制信號下提供了出色的同步性能；另一方面當某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)制動時，其制動能量可以被其它驅動裝置利用，避免一般系統(tǒng)的制動能量通過制動電阻白白地浪費掉，提高了電源效率。

在交流電網(wǎng)正常工作情況下，驅動系統(tǒng)通過共有整流單元工作，蓄電池組工作于浮充狀態(tài)、維持滿容；當電網(wǎng)出現(xiàn)瞬變或停電時，交流監(jiān)測單元將信號傳遞至監(jiān)控系統(tǒng)，控制輸出耦合單元在幾十μs內(nèi)切換至導通狀態(tài)，接通蓄電池與直流母線，實現(xiàn)了驅動系統(tǒng)的不間斷工作。當市電恢復工作后，切斷輸出耦合單元，充電裝置恢復對蓄電池組充電至滿容。逆變單元為PLC、工控機等需要交流電源工作的設備提供高質(zhì)量電源。

非共直流母線不間斷電源，可以滿足各種工業(yè)現(xiàn)場作為第二或第三電源的要求。提供500V直流輸出、50Hz交流輸出、同時提供60Hz交流輸出（可選項應用在特殊進口設備對電源的要求上）。在交流電網(wǎng)正常工作情況下驅動系統(tǒng)正常工作，蓄電池組通過充電單元工作于浮充狀態(tài)、維持滿容；當電網(wǎng)出現(xiàn)瞬變或停電時，交流監(jiān)測單元將信號傳遞至監(jiān)控系統(tǒng)，控制輸出耦合單元在幾十μs內(nèi)切換至導通狀態(tài)，接通蓄電池與直流輸出母線，實現(xiàn)了驅動系統(tǒng)的不間斷工作，該系統(tǒng)中變頻器的各中間回路是隔離的。當市電恢復工作后，切斷輸出耦合單元，充電裝置對蓄電池組恢復充電至滿容。逆變單元為PLC、工控機等需要交流電源工作的設備提供高質(zhì)量電源。

2 技術特點

系統(tǒng)采用了模塊化的設計方法，不同功率的電源易于重構，方便使用、維護及安裝調(diào)試。共有以下組成部分。

2.1 TZrec(F)整流（回饋）單元

功率范圍0.5～400kW，內(nèi)含預充電控制電路，對電網(wǎng)的沖擊很小。整流單元分為6脈動整流單元與12脈動整流單元，如圖3及圖4所示。12脈動整流單元采用了移相變壓器及雙橋整流，輸出的直流脈動小，能顯著提高電源的功率因數(shù)，減少對電網(wǎng)的污染，配合制動單元、為不需要頻繁制動的系統(tǒng)提供了簡潔、低投資的電源饋入方案。整流回饋單元能夠將系統(tǒng)的制動能量反饋回電網(wǎng)，實現(xiàn)了交流輸入完美無諧波，大大提高了能源利用效率和降低了對電網(wǎng)的污染。