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EPS应急电源的工作原理

        1.从IEC的定义来说,后备式UPS是市电正常时,由市电向负载供电,当市电出现故障时,由电池组提供能量,经逆变器向负载供电。EPS从功能上来说与上述后备式UPS定义符合。但是,说EPS就是后备式UPS,这种说法不科学,有意无意贬低EPS的重要作用。大家知道,常用后备式UPS是小功率范围,保护对象大多为PC机。由于保护对象非重点,而且市场需求量大,技术含量低,价格竞争激烈,冒牌货较多,导致产品质量不高,返修率大,给人们留下不良印象,后备式UPS是可有可无的IT业外设。而EPS是应急电源|稳压器,重点在于应急。其真正是“养兵千日,用兵一时”的设备,为了真正应急,可想对EPS的可靠性有很高的期望值。

  2.EPS拓扑设计不是简单的组合有人认为:EPS(电子部分)=整流/充电器+逆变器+输出转换开关(互投装置)+控制单元等部件就能构成应急电源。不错,EPS的基本单元是由上述部分组成,但是为了满足整机可靠性(MTBF),各基本单元的可靠性如何分配才是最合理呢?下式告诉我们:EPSMTBF=(整流/充电器)MTBF+(逆变器)MTBF+(转换开关)MTBF+(控制单元)MTBF从上式可知,EPS整机的MTBF是由各大部件的MTBF叠加而成,因此EPS整体设计就需要详细研究。分析。计算各大部件的MTBF,提高薄弱部件的MTBF,从EPS整体安全生命周期的需要来配置各大组成部件的安全生命周期。

  3.EPS生产厂家一哄而上由于近年来我国UPS市场全面大洗牌,一些小型。杂牌的UPS生产厂家,经受不住市场法则的检验,纷纷面临被淘汰的危险。为了逃避被清洗的命运,抱着一知半解的心态匆忙转产EPS,企图鱼目混珠,祈求解救燃眉之急,引起中国EPS市场出现“一哄而上”的现象。他们没有理解市场真正需要何种EPS,盲目采用各大部件拼凑组合方法来生产,同时为了价格竞争,使用低劣原材料,这样又怎能保证要求高可靠的EPS呢?

  4.EPS市场混乱的原因人们越来越清楚地认识到应急电源EPS在生活和生产当中的重要性,但是由于至今仍未有国家标准统一其技术标准和生产规范,是导致中国EPS市场混乱的主要原因,最终的受害者可能是直接用户。与其对照的IT业中的UPS就大不相同了,不仅有国家明确的国标,而且还有各系统。各行业自己的选型标准。EPS厂家要象UPS厂家一样,为了赢得市场,必须进行优化设计,采用新技术,提高生产效率,降低成本,提高可靠性,满足用户不同要求。只有产品质量不断提高,售后服务不断改进,EPS产品才能获得用户的认可。

 EPS与UPS的异同

  1.EPS是UPS的应用发展在欧美先进国家,由于并网供电,电力充足,同时供电质量良好,加上用电设备规范,不会在电网上造成电网污染,互相干扰。因此,许多场合并不建议使用双逆变在线式UPS,而是推荐使用节能ECO(ECONOMYCONTROLOPERATION)工作状态下的UPS,即平常由市电供应负载,在市电不正常时,再由蓄电池经逆变器逆变输出供电。在欧洲,此类具有节能工作状态的UPS称作CPS(CenterPowerSupply),广泛采用的原因是:双逆变工作方式的在线UPS,在市电正常时,其AC→DC→AC的能量转换效率约为90%,而节能工作状态下的UPS(CPS,EPS)在市电正常时,其能量转换效率高达99%,而且并网市电的可用率可达99.99%以上,即只有0.01%的停电机率,因此使用CPS(EPS)供电,其节能效果是非常显著的。同时,EPS的逆变器是处于启动状态,但不输出功率,类似休眠状态,EPS逆变器比UPS的逆变器连续输出功率能大大延长寿命。其实,EPS的高端产品就是休眠状态下的UPS。在市电正常时,EPS除了输电质量不及UPS外,但在市电并网的今天,能满足大部分用电设备的要求。因此,人们关心节电这个永恒的主题以及高可靠性两大因素,大多数情况下EPS是优于UPS的。如果电网质量良好,供电可靠,用电设备规范,在我国许多场合下有可能用EPS取代双逆变在线式UPS,而不是用UPS代替EPS。当然,在某些非常关键的设备,仍需用双逆变在线式UPS。

  2.EPS与UPS的差别

  (1)我国EPS的发展是起源于电网突发故障时,为确保电力保障和消防联动的需要,它能即时提供逃生照明和消防应急,保护用户生命或身体免受伤害,其产品技术要求受公安部消防认证监督,并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来保护用户设备或业务免受经济损失,其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同,因而具有不同的价值观。

  (2)EPS和UPS均能提供两路选择输出供电,UPS为保证供电优质,是选择逆变优先;而EPS是为保证节能,是选择市电优先。当然两者在整流/充电器和逆变器的设计指标上是有差异的。

  (3)UPS由于是在线式使用,出现故障可以及时报警,并有市电作后备保障,使用者能及时掌握故障并排除故障,不会对事故造成更大的损失。而EPS是离线式使用,是最后一道供电保障,因而其可靠性设计要求更高,不能简单理解为后备式UPS,否则就把EPS的重要性一笔勾销了。如果EPS在市电故障时,不能通过蓄电池应急供电,则EPS如同虚设,造成的后果将不堪设想。

  (4)UPS供电对象是计算机及网络设备,负载性质(输入功率因数)差别不大,所以国标规定UPS输出功因为0.8。而EPS供电对象则是电力保障及消防安全,负载性质为感性。容性及整流式非线性负载兼而有之,其输出功率因数就不能设定为0.8(EPS国标将规定其数值),而且有些负载是停市电后才投入工作的,因而要求EPS能提供很大的冲击电流,EPS需要输出动态特性要好,抗过载能力更强。因此EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的。

 EPS系统的总体设计从前面讨论可知,既然了解EPS在实践中的重要性,因此应根据不同的使用场合设计高可靠的EPS系统,下面提出一种高可靠的设计模式:

  1.提高EPS逆变器供电的可靠性

  (1)EPS主机采用一体化线路设计方案,保证各大功能部件的硬件匹配与软件的协调。

  (2)采用EPS的逆变器处于启动工作状态但不输出功率。这样可利用自动检测软件对逆变器各工作点进行反复自动巡检,一有异常,立即报警,及时排除故障隐患。同时,逆变器能随时跟踪市电相位,确保快速转换。

  (3)采用高可靠的自动切换输出开关(STS)代替落后的不可靠的磁电式开关,使市电⇌逆变能达到快速可靠的转换(转换时间<10ms)。

  (4)双路输入电源互投装置可采用磁电式自动/手动转换开关(ATS),使整个系统的技术指标分配合理化。

  2.提高蓄电池组供电的可靠性

  (1)使用设计寿命长,忍受较恶劣环境的高质量品牌蓄电池。

  (2)采用对单节电池的电压(均充/浮充).电流(充电/放电).电导(内阻).温度等参数进行在线监测,当超出预设阈值立即报警,以便对个别电池及时处理。

  3.EPS系统综合参数监测与报警

  (1)通过小总线对双路市电互投装置。EPS主机静态运行参数。蓄电池单节电池工作参数。输出配电柜运行参数。状态报警信息集中统一显示,能在本地进行监测。

  (2)通过网络总线,将分布式现场总线EPS有关信息上传至中心监控系统 EPS产品具有以下特点:电网有电时,处于静态,无噪音;有市电时,小于60db。不需排烟。防震处理,而且具有无公害,无火灾隐患的特点。

  自动切换,可实现无人值守,节能,电网供电与EPS电源供电相互切换时间均为0.1~0.25S。

带载能力强,EPS适应于电感性。电容性。及综合性负载的设备,如电梯。水泵。风机。办公自动化设备。应急照明等。

  使用可靠。主机寿命长达20年以上。

  适应恶劣环境,可放置于地下室或配电室,甚至建筑竖井里可以紧靠应急负荷使用场所就地设置,减少供电线路。

  对于某些功率较大的用电设施,如:消防水泵。风机,EPS还可直接与电机相连变频启动后,再进入正常运行状态,可省去电机的软启动和控制箱等设置。

  应急备用时间:标准型为60分钟(有延时接口),可长可短。

  所以EPS可以作为一种可靠的绿色应急供电电源,它尤其适用于高层建筑消防设施没有第二路市电,又不便于使用柴油发电机组的场合,既可以采用类同于柴油发电机的配电方案,也适用于一些工程在局部重要场合作为末端应急备用电源。

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