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电源在线网-中国领先的电源行业商务平台FR-UK36 UPS原理及应用摘要:本文介绍厦门科华恒盛股份有限公司生产FR-UK36 UPS在轧钢自动控制系统生产中的应用,着重描述了原理配置及应用。叙词:不间断电源系统 轧钢自动控制系统 蓄电池 1 引言UPS电源的出现与计算机的发展有着密切的关系,建立一个不停电的供电系统对于任何一个用电户都是十分需要的。使用UPS电源是一种提高供电质量的技术措施。“UPS”是英文“Uninterruptible Power System”的缩写。其意思是“不间断电源系统”或者称为“不停电供电系统”。也就是说,市电一旦掉电(停电),后备电源几乎是在无断点的状况下,对原有负荷继续供电。UPS电源对保证计算机正常运行是很重要的设备,有了UPS电源,可以保证计算机不丢失信息和数据,可以保证计算机设备的安全。也就是说,随着计算机应用的日益普及,信息处理技术的不断发展,对供电的质量提出越来越严格的要求。莱钢轧钢厂中小型车间是莱钢利用亚洲银行贷款进行改扩建的重点项目之一,主要成品为螺纹钢、圆钢、角钢、槽钢、弹簧扁钢。整个车间的主体设备从加热炉、轧线、冷床、码垛到成品输出全部从意大利DANIELI公司引进,整个车间自动化系统为二级控制系统,即设备控制级和信息管理级,设备控制级即一级系统为RMC200轧线控制系统,采用ABB Master Piece系统,由10套ABB Master Piece200/1过程站、3套Master Piece90过程站、和3台Advant Station 500系列操作站、1台VT340监控站及2台MasterAid220编程器构成。整套自控系统供电系统原由芬兰产UPS供电,由于输入电压过高、波动大,UPS损坏,现更换为国产厦门科华恒盛股份有限公司生产的FR-UK36 UPS。FR-UK36 UPS更具人性化的液晶面板数字显示结构让您能随时了解UPS的运作情况:可显示UPS的输入电压、输出电压、输出电流、电池电压、输出频率;而轻触型的按键式使您操作更轻松自如,合理大方的外观设计为您的机房更增色彩。放宽了电源输入要求:输入电压范围宽至165275Vac,当输出为计算机负载时,电压范围甚至允许更宽;同时,输入频率范围也进一步放宽,让您在任何恶劣的电源环境下工作都可安枕无忧。设计了输出过压保护、过流保护、电池欠压保护、快速限流和短路保护等一系列的保护功能,避免了由于人为操作失误等带来的电源故障。2 FR-UK36 UPS的工作原理FR-UK系列UPS包括:ACDC变换器、DCAC逆变器、充电器、控制驱动电路、同步旁路开关、电池组、液晶显示控制等。不管电网是否正常,一直由逆变器输出稳定的交流电给负载,这种UPS在市电/电池工作模式转换时没有切换时间。原理框图如图1:图1 FR-UK36 UPS原理图AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击。DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作。控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈,极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。3 FR-UK36UPS的工作过程当市电正常220Vac时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220Vac交流电压,同时市电对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,UPS发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。UPS还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时,UPS立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。4 应用4.1确定所需UPS的容量计算所有的负载总和( S=S1+S2+Sn), 单位:VA ;UPS的容量S0.8(考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要)4.2确定所需UPS的类型根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形要求来确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型的UPS。在线式UPS的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强,对非线性负载及感性负载的适应能力也较强。对一些较精密的设备、较重要的设备要求采用在线式UPS。在一些市电波动范围比较大的地区,避免使用互动式和后备式。 如果要使用发电机配短延时UPS,推荐用在线式UPS。5 FR-UK36UPS如何进行维护和保养良好的维护和保养,可以极大地延长UPS的使用寿命。蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度,然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的一种器件。所以说,对UPS的维护和保养,实际上主要就是对UPS内部的蓄电池的维护和保养。5.1日常开关机日常使用中,如欲开机或关机,请依下列方法操作:开机时只需按动UPS面板“开”键,约经20秒,即可开启电脑或其它仪器使用。关机前请先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,将机内热量排出后,然后再按面板关。通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关, 先启动大功率设备,后启动小功率设备。某些设备启动电流很大 (如某些牌号显示器 ), 启动时有可能发生过载保护动作(如旁路动作)。这时最好将这类设备先于其他设备启动。5.2影响电池使用寿命的因素UPS的使用环境、环境温度、充放电电流、充电电压、放电深度,在这些方面需要注意。5.2.1FR-UK36UPS的使用环境FR-UK36UPS应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,这样可以减少有害灰尘对UPS内部线路的腐蚀;还要避免受到阳光、加热器(如冬天用的取暖器)或其他辐射热源的影响。UPS应正立放置, 不可倾斜角度。5.2.2环境温度环境温度对UPS电池的影响较大,环境温度过高,会使电池过充电产生气体,环境温度过低,则会使电池充电不足,这都会响电池的使用寿命。环境温度在25左右是比较理想的,这样的环境温度对电脑主机和显示器也是非常适宜的。5.2.3充放电电流UPS电池充放电电流一般以C来表示,C的实际值与电池容量有关。举例来讲,如果是100AH的电池,则C100A。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.053C,UPS在正常使用中都能满足此要求,但也要防止意外情况的发生,如电池短路。5.2.4充电电压由于UPS电池属于备用工作方式,市电正常情况下处于充电状态,只有停电时才会放电。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。5.2.5放电深度放电深度对UPS电池使用寿命的影响也非常大,电池放电深度越深,其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。虽然UPS都有电池低电位保护功能,一般单节电池放电至10.5V左右时,UPS就会自动关机。但是,如果UPS处于轻负载放电(即UPS在无市电输入的情况下,接入的负载容量远小于它的最大输出负载容量而处于开启状态)或空负载放电(即UPS在无市电输入的情况下,没有接任何负载而处于开启状态)的情况下,也会造成电池的深度放电。 除上面要注意的几点之外,UPS在使用一定时间后应进行定期检查,如观察其外观是否异常、有没有比较难闻的气体的味道等,一旦发现异常,应立即停止使用,并联系UPS生产商指定的维修站进行修理,切莫擅自拆开或交给非专业人员维修,以免发生意外;如果长期不停电,UPS电池会一直处于充电状态,这样会使电池的活性变差,因此即使不停电,UPS也需要定期进行放电试验以便电池保持活性。放电试验一般可三个月进行一次,做法是UPS带载最好在50% 以上,然后断开市电,使UPS处于电池放电状态,放电持续时间视电池容量而言,一般为几分钟至十几分钟,放电后恢复市电供电,继续对电池冲电。6 使用FR-UK36UPS有哪些注意事项(1) UPS的使用环境应注意通风良好,利于散热。并保持环境的清洁。(2) UPS输出插座应明确标识,勿使加入无关负载或短路。(3) 切勿带感性负载,如点钞机、日光灯、空调,以免造成损坏。(4) 开启UPS负载时,一般遵循先大后小的原则。(5) UPS输出负载控制在60%左右为最佳,可靠性最好7 FR-UK36电池使用的注意事项有哪些1) 建议电池在+5+30(最好25)温度条件下使用,高温会缩短寿命,低温容量降低;2) 不同品牌、不同容量、不同新旧的电池严禁混合使用; 3) 电池使用中会产生氢气,所以要远离火源,保持通风,防止爆炸;4) 请保持环境清洁,过多的灰尘可导致蓄电池短路; 5) 电池放电后应及时再充电,未充饱的电池再放电,会导致电池容量降低甚至损坏,所以必须配置适宜的充电器; 6) UPS带载过轻(如1KVAUPS带150VA负载)有可能造成电池的深度放电,应尽量避免; 7) 适当的放电,有助于电池的激活,如长期不停市电,应人工将电池放电,每年24次,可利用现有负载放电,时间为1/41/3后备时间; 8) 长期停用的电池(UPS)应充电后贮存。8 应用效果该FR-UK36UPS自99年底投运以来,运行可靠、稳定,保证了轧钢正常生产,创造了可观的经济效益。更具人性化的液晶面板数字

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