直流电源代替ups电源的优点及方法

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1、直流电源代替UPS电源和交流电源的优点及方法河南油田精蜡厂（473132）翟佑华【摘要】从UPS电源给自动控制装工造成的损失和UPS电源固有的缺点出发，说明了直流电源代替UPS电源的优点；从UPS电源常用负载用电特点出发，指出了直流电源代替交流电源的可行性和主要替换方法。关键词UPS电源直流电源逆变器整流器1问题的提出为提高供电可靠性，常用的作法是在用电设备与电源之间增加一个UPS电源。如笔者所在单位的热电站就使用了4套UPS电源，它们分别用作热电站的微机监控电源、事故照明电源、3MW背压式汽轮发电机组和锅炉自

2、动控制电动调节仪表电源。尽管使用的UPS电源都是国际知名厂家制造的名牌产品，但通过近几年的运行，多次发生因UPS电源故障造成热电站锅炉中断运行的现象。为减少UPS不间断电源故障给精蜡厂造成的经济损失和安全事故，我厂技术人员通过分析、研究发现:(1)直流电源比UPS电源可靠性高；(2)常用交流电气设备通过技术改造后，可以用直流电源供电。2直流电源代替UPS电源的必要性UPS电源和直流电源的结构简图分别如图I(a)，(b)所示。通过对它们的结构、元器件的分析，不难发现，UPS电源与直流电源相比，存在着以下一些主要缺

3、陷：(1)UPS电源与直流电源相比，增加了一个逆变环节。而逆变器的电路结构要比整流器复杂数倍以上。同时，逆变的功率元件(大功率三极管)工作在开关状态，要承受换流时的过电压和功率损耗。尽管逆变器用功率元件的反向耐压要比直流电源功率元件高数倍，但其它元器件的选择也要比直流电源严格得多，UPS电源总成本是同等容量直流电源的数倍以上。由于上述原因，UPS电源的安全可靠系数远不及直流电源。如河南油田精蜡厂热电厂2000年3月30日的一次母线过电压事故，4台UPS电源全部损坏，仅修理费就花了近20万元，而接在同一母线上的直

4、流电源没有出现任何不良现象。(2)对于UPS电源(如图1(a)所示)，当ACI电源中断或整流器损坏时，可以由电池E通过逆变器继续向用电负载供电；但如出现电池和逆变器同时损坏、ACI停电时间过长(超过电池放电容量)等现象时，UPS电源就会停止向负载供电。由于逆变器输出电压存在着波形、相位、频率等方面的差异，使得逆变器的输出端不能与其它电源(包括其它逆变电源)并联。即在KI开关断开之前，K2开关不能闭合，否则将使事故进一步扩大。此时，如要恢复对负载供电，必须先断开KI开关，再投入K2开关，才能使负载实现接入备用电源

5、的操作。UPS电源不能自动地、不间断地从一个电源切换到另一个电源上，使UPS电源做不到真正意义上的“不间断供电”，不能满足特殊负载对供电高可靠性的要求。而直流电源(如图1(b)所示)不存在波形、相位、频率的差异。2个直流电源通过二极管隔离后，就可以直接并联，共同向负载供电。这样，无论哪个电源(直流电或交流电)供电中断或出现故障，另一个电源均会自动地、无间断地、相对独立地向用电负载供电。用电负载由于由2个相对独立的电源同时地、互为各用地供电，使用电负载获得了真正意义上的“不间断”供电，从而进一步提高了供电的可靠性

6、，减少了因系统失电造成的经济损失。图1结构简图3直流电源代替交流电源的方法如何使现有负载的用电方式发生改变，而将200V直流电源接到现有负载上，是技术改造的关键所在。笔者现结合常用交流负载用途、结构等特点，提出了用直流电源代替交流电源的方法。3.1事故照明系统(1)对于白炽灯等电阻性照明灯具，只要直流电压值与交流电压的有效值相同，直流电源就可以不经任何改造地代替交流电源向这些负载供电。(2)对于气体放电照明灯具，如日光灯、水银灯等，常用工频电抗器(镇流器)作为限流元件。由于电抗器不能限制直流电流，因此，不能将直

7、流电源供给这些灯具使用。但随着电子技术的发展，人们发明了电子镇流器和节能灯。它是将220V交流电压不通过工频变压器，直接整流滤波成直流电压，直流电压通过三极管逆变成高频的交流电压，交流电压通过Lc串联谐振电路在灯管两端产生一个高电压，使灯管两极之间放电，达到启动灯管的目的；灯管启动后，由高频电抗器限制流过灯管的电流。如果是电子镇流器或节能灯，在整流滤波前加上220V交流或直流电压，经整流后的直流电压基本相同，并且不影响高频逆变的效果。因此，使用电子镇流器或节能灯的灯具，可以接在220V直流电源上；如是使用工频镇

8、流器的气体放电灯具，只有将工频镇流器换成电子镇流器后，才能接在220V的直流电源上。3.2微机监控系统(1)微型计算机主机所用稳压电源均采用开关型稳压电源。它将交流电不通过工频变压器整流滤波成直流电，然后通过逆变器变换成高频交流电，再经过高频变压器隔离，整流稳压变换成微机装置使用的低压直流电源。它是通过改变开关三极管的导通时间或开关频率达到稳压的目的。开关型稳压电源与串联型稳压电源比较