UPS系统的浪涌保护.pdf

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1、UPS系统的浪涌保护UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备，其主要功能是在配电系统失电的情况下在一定时间内为系统正常供电。UPS电源在通信，金融，石化，制造业等各种行业发挥着重要的作用。随着技术的发展，UPS内部结构越来越精密，用户对UPS的投资也越来越大。然而，正如大多数UPS厂商所说：“UPS维护的好坏，对电源的寿命和故障率有着直接的影响”。国际上相关电气标准对UPS的浪涌防护问题做出了规定。例如“电子电气工程师协会(IEEE)”在其标准文件IEEEStd.1100-1999第8.6.5段（UPS系统的浪涌防护）中提出：“工频电网中的浪涌冲击（如雷击等）对UPS设备及连接负载具

2、有严重威胁。IEEE推荐对UPS的供电线路及旁路实施浪涌防护。”一．UPS电源的类型根据《中华人民共和国国家标准GB07260-2003第3部分：确定性能的方法和试验要求》的附录B定义，将UPS运行分为：双变换运行、互动运行、后备运行等三类运行方式，即UPS行业广为熟悉的双变换UPS、互动UPS、后备UPS等三种。我国的国标GB7260等同国际电联标准IEC62040Uninterruptiblepowersystems(UPS)，也等同欧洲标准EN62040-2001。1、后备式UPS电源国标定义为：在正常运行方式下，负载由交流输入电源的主电源经由UPS开关供电。可能需结合附加设备（

3、例如铁磁谐振变压器或者自动抽头切换变压器）对供电进行调节。这种UPS通常称为“离线UPS”。此类UPS电源价格低廉，性能有限，仅能满足一般客户要求。如GB、IEC、EN等标准所言，后备式UPS电源的功率变换主回路的构成比较简单，主要由滤波电路和电池充电与逆变电路组成，滤波电路可对市电中的干扰的抑制作用极为有限。工作原理：市电正常时，UPS一方面通过滤波电路向用电设备供电，另一方面通过充电回路给后备电池充电。当电池充满时，充电回路停止工作，在这种情况下，UPS的逆变电路不工作。当市电发生故障，逆变电路开始工作，后备电池放电，在一定时间内维持UPS的输出。缺陷：1）此类UPS在启动时存在一

4、个从市电供电到电池供电的转换过程，这种转换一般是通过继电器来实现，因此会有转换时间，切换期间UPS的输出会出现瞬间掉电的现象，一般为15ms左右，这对于一般的电气设备影响不大，但对于高端设备来说，后备式UPS的供电质量是远远不够的。2）后备式UPS电源工作在逆变状态时输出电压波形失真比较大，常见后备式UPS输出波形是方波或梯形波。3）此类UPS对外来线路干扰的抑制作用几乎不起作用。总之，就改善供电质量、防护浪涌等方面来说，后备式UPS电源不仅不能起到作用，其自身的运行本身也会造成供电干扰。2、互动式UPS电源互动式UPS电源的国标定义为：在正常运行方式下，由合适的电源通过并联的交流输入

5、和UPS逆变器向负载供电。部分厂家称为“准在线式UPS电源”。工作原理：市电供电在一定范围内时，UPS认为电网基本正常，交流电通过工频变压器直接输送给负载；当市电超出上述范围，UPS通过逻辑控制，驱动继电器动作，使工频变压器抽头升压或降压，然后向负载供电。具体而言，在市电正常时，身兼充电器/逆变器的变换器同时还给电池充电，处于热备份状态，一旦市电异常，UPS将启动逆变器工作，转换为逆变状态，由电池逆变向负载供电。优点：1）互动式UPS的变换器时刻处于热备份状态，市电/逆变切换时间比后备式要短。2）相对在线式UPS而言，它的电路实现简单，生产成本比较低；3）在市电供电时不存在AC/DC、

6、DC/AC的转换，使整机效率有所提高。缺陷：1）在多数情况下电网电压正常时。然而，互动式UPS是直接通过工频变压器供电给负载，所以负载使用的同样是充斥着浪涌、谐波等干扰的交流电，对精密电子设备的存在着严重威胁；2）市电逆变切换时，也存在切换时间。虽然比后备式要短，但同样会造成干扰，损伤电子设备；3）在互动式UPS工作时，对于来自市电网的频率波动、电压谐波失真和传导干扰等无实质性改善（其控制原理与教科书中利用“伺服电机”来调节碳刷的位置来进行“电压补偿”的“自动补偿方式”交流稳压电源的控制原理没有实质性的区别）。3、双变换UPS电源国标定义为“在正常运行方式下，由整流器/逆变器组合连续地

7、向负载供电。当交流输入供电超出了UPS预定允差，UPS单元转入储能供电运行方式，由蓄电池/逆变器组合在储能供电时间内，或者在交流输入电源恢复到UPS设计的允差之前（按两者之较短时间），连续向负载供电”。双变换UPS电源又称“在线式UPS电源”。工作原理：这种UPS采用双变换模式（DoubleConversion）。市电正常供电时，交流输入经AC/DC变换转换成直流，一方面给蓄电池充电，另一方面给逆变器供电；市电异常时，由蓄电池/逆变器组合在储能