民航華北空管局技術保障中心 趙 旭

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UPS不間斷電源的原理及維護保養(yǎng)分析

民航華北空管局技術保障中心 趙 旭

UPS不間斷電源與空中管制設備穩(wěn)定運行息息相關，直接影響著飛行保障服務工作。本文主要研究了UPS類型、UPS基本工作原理以及UPS 系統(tǒng)維護。

UPS不間斷電源；原理；維護保養(yǎng)

引言

眾所周知，科學合理的使用、維護UPS可以在一定程度上強化

數(shù)據(jù)的可靠性、負載設備的穩(wěn)定性，保障飛行的安全性。

1.UPS類型分析

1.1后備式UPS

一般情況下，在市電正常運作的前提下，主要是由抗浪涌無源濾波器、專業(yè)設備濾波對市電進行處理，并且將其傳送到負載，此時蓄電池就會以充電狀態(tài)存在。一旦遇到故障致使難以正常運行的情況時，逆變器便會開啟，促進蓄電池內(nèi)運行的電壓由直流轉化為交流電壓，接著才會被傳送到負載。通常類型不同電壓在轉變階段內(nèi)消耗的時間與繼電器跳動時間、逆變器的開啟時間息息相關，即使UPS電源價格低、極易獲得，但是在很大程度上由于需要一定的轉換時間，市電波會制約著輸出效率，致使供電質(zhì)量不盡人意，難以真正滿足用電設備的實際需要。

1.2在線式UPS

1.2.1三端口UPS

三端口UPS的工作原理和鐵磁諧振穩(wěn)壓變壓器的工作原理差異性不大。鐵心中包括了3個繞組，也就是：雙向變換器繞組、輸出繞組、市電繞組。而核心組成部分主要是由雙向逆變器構成，即整流逆變器。在市電未發(fā)生問題的情況下，逆變器的整流功能得到了最大化的發(fā)揮，致使負載的正常性得以保證，從而確保蓄電池的穩(wěn)定充電。但是一旦由于故障而發(fā)生中斷的情況下，設備就需要發(fā)揮其逆變功能，來保證直流電壓可以在一個較短的時間換化為交流電。

1.2.2串聯(lián)型在線式UPS

串聯(lián)型在線式UPS在市電正常運作的環(huán)境下，以輸入形式存在的交流電則會由濾波設備把影響市電的因素展開處理、優(yōu)化，接著經(jīng)過整流濾波的處理，進一步保證逆變器、電池組保持一個穩(wěn)定充電的狀態(tài)。同時，逆變器便由交流電把較為穩(wěn)定的電頻、電壓輸入至負載。而一旦市電發(fā)生問題難以順利運行時，蓄電池的電壓類型就會被逆變器優(yōu)化處理，使得負載可以得到交流電，防止斷電情況的出現(xiàn)。

2.UPS基本工作原理

2.1在線式UPS工作原理

在線式UPS主要是通過多個元器件來構建的，其中核心的元器件包括了：逆變器、靜態(tài)開關、蓄電池組、充電電路、保護電路等。在線式UPS通常輸出的是正玄波。一般在市電可以穩(wěn)定工作的情況下，逆變器的輸出是由相關的處理設備來達到正玄波、SPWM波二者間的轉換的要求，輸入電壓可以由整流器濾波電路給予電能給逆變器［1］。另一方面，整流電壓是在充電設備的基礎上，給予電能給蓄電池。并且在該運作模式運行的環(huán)境下，市電為負載進行電能的補充主要是依靠整流濾波器、逆變器、靜態(tài)開關來進行的，同時對電壓、頻率實時監(jiān)控也是通過逆變器來實現(xiàn)的。

2.2后備式UPS工作原理

將后備式UPS和在線式UPS進行對比，可以發(fā)現(xiàn)彼此間的差異方面主要集中為：后備式UPS沒有具備輸入整流濾波器，致使逆變器難以在多渠道的基礎上，得到電能，而是只有在使用蓄電池的前提下實現(xiàn)自身電能的要求［2］。一般在市電可以穩(wěn)定運行的情況下，逆變器便不會啟動。電壓輸出形態(tài)主要是方波，輸出不需要包含濾波器。在實際的市電運行的過程中，輸出變壓器主要是以穩(wěn)定交流電壓為其主要功能。其中后備式UPS工作原理可以體現(xiàn)于：（1）市電可以穩(wěn)定運行的階段上，轉換開關會通過變換轉化為市電輸入端，UPS能夠以旁路運行的狀態(tài)進行工作，輸入的市電在輸出變壓器、轉換開關的基礎上，得以順利連接，同時對電能進行補充，由此傳遞于負載。一旦市電發(fā)生變動的情況下，會在繼電器的前提下，達到科學轉變變壓器接點的目標，進一步保證輸出電壓以更加科學、穩(wěn)定的狀態(tài)工作。（2）一旦市電出現(xiàn)電壓不穩(wěn)或者中斷的情況下，UPS便以保持后備的運行狀態(tài)存在。與此同時，若是檢測控制電路發(fā)現(xiàn)了市電的故障，其便會及時運行逆變器，同時將開關調(diào)至逆變器端，此時的輸出形態(tài)主要是以方形電波為主，由蓄電池通過補充電能于負載。在負載發(fā)生變動的情況下，逆變器保持穩(wěn)定的電壓，進一步調(diào)整輸出方波的寬度。針對后備式UPS而言，在市電可以穩(wěn)定運行的狀態(tài)下，逆變器不被啟動。而只有在市電因發(fā)生故障時，難以保證穩(wěn)定運行時，逆變器才會運行。

3.UPS 系統(tǒng)維護

3.1主機的維護及注意事項

目前，我國信息技術正在進一步的發(fā)展、改進，在具體的實踐工作中，大部分的信息設備越來越智能化，尤其是在UPS電源系統(tǒng)的運行過程中。由于蓄電池不需要過多的維護，被大力的應用于UPS電源系統(tǒng)中，然而雖然在一定程度上強化了系統(tǒng)的通用性，但是在實際的應用工作中需要注意的事項還有很多，還需要進一步強化應用的安全性。

（1）一般情況下，在實際的UPS電源主機的運行過程中，對環(huán)境并未提出太過繁瑣的需求，只有在平常的溫度下就可以保證其穩(wěn)定運行，但是還需要確保環(huán)境的清潔度，切記不可以有太多灰塵，這是因為處于一個濕度過高的情況下，灰塵在一定程度上會致使主機難以保證穩(wěn)定運作。再加之儲能電池在溫度、環(huán)境等方面具有較高的要求，最佳的溫度需要保證在25℃左右，不能相差過多。

（2）通常在具體的運行工作中，主機中的內(nèi)置參數(shù)不能夠進行更改，特別是電池組參數(shù)，一旦更改便會將主機的使用周期縮短。但是在溫度、環(huán)境出現(xiàn)變化的情況下，可以稍微對其進行調(diào)整。通常運行的最佳的溫度在25℃左右，不論溫度是下降還是提高1℃，均需要加入18mV的浮充電壓。

（3）在斷電的狀態(tài)下，切記不能于負載工作的環(huán)境下進行UPS電源的應用，而是要把負載進行關掉，直到UPS啟動之后，才可以將負載運行。這主要是由于負載本身具有沖擊電流、供電流的特點，如果在未將負載關閉的情況下就對UPS進行啟動，就會致使UPS電源發(fā)生過載，造成變換器的受損，難以保證UPS順利運行。

3.2蓄電池的維護

一般情況下，蓄電池被作為UPS系統(tǒng)的重要支柱，若是在沒有電池的情況下，UPS系統(tǒng)只能被稱為一個可以穩(wěn)頻、穩(wěn)壓的電源，由此看出UPS能夠進行不間斷供電的運作的原因與蓄電池的穩(wěn)定使用息息相關。一旦市電發(fā)生異常，蓄電池就會直接把蓄電池相關的化學能轉換為交流電能，并且將其輸出，幫助用電設備長時間穩(wěn)定的運行。另一方面，依據(jù)相關的具體維修表明，大多數(shù)的電源故障和蓄電池有直接或者間接的關系。影響UPS蓄電池的有效性主要是容量不夠、端電壓不足以及瞬間放電的電流難以實現(xiàn)帶負載啟動的需求等。通常穩(wěn)定使用的UPS的壽命往往集中于5年上下，然而如今我國還存在相當大比例的UPS電池在使用不滿一年的情況下，就逐漸發(fā)生各種各樣的問題，甚至一些知名品牌的國產(chǎn)電池在剛買來時就出現(xiàn)失效等不良問題也是層出不窮。這些負面問題出現(xiàn)的很大原因是

因為我國在蓄電池的制造工藝上還存在一定的缺陷，還有一部分原因是因為在后天使用的過程中未能進行有效的維護。與此同時，還需要注意的是，我國一部分的企業(yè)本身沒有實施科學的測試維護方式，對自身系統(tǒng)的UPS蓄電池的使用健康狀況根本不了解，在之后的UPS系統(tǒng)順利工作的過程中埋下了安全隱患［3］。通常UPS蓄電池的維護和普通的低壓系統(tǒng)蓄電池的維護流程較為類似，新電池在引進之后，必須要進行對工程的驗收，開展相關的深度放電工作，一旦新電池進行投入使用，就需要保證電池工作環(huán)境保持適宜的溫度。同時，對各電池端電壓進行定期測量，在發(fā)現(xiàn)各電池壓差過大的情況下，需要及時勻充，在電池開展深度放電以及試探性容量測試的過程中，要定期給予測量，保證電池組的性能優(yōu)劣得以檢查，確保電池的活性。

4.總結

綜上所述，UPS不間斷電源作為一門系統(tǒng)的科學，我們簡析了研究了UPS類型、UPS基本工作原理以及UPS 系統(tǒng)維護，目的是為了更好維護UPS不間斷電源應用的高效性。

［1］王秀珍.從技術性能上分析UPS不間斷電源的維護要點［J］.微型機與應用，2016，23（29）:00281-00282.

［2］郭建文.微型計算機用SENDON牌UPS不間斷電源工作原理及常見故障分析［J］.汾煤科技，2015，12（5）:111-114.

［3］牛博輝.UPS不間斷電源的工作原理以及在廣播發(fā)射機中的應用［J］.電子世界，2015，23（11）:181-186.

趙旭（1989-），男，北京人，助理工程師，現(xiàn)供職于民航華北空管局技術保障中心，研究方向：UPS設備。