UPS电源应用分析

三端口UPS具有市电输入端口、整流／逆变器输入端口、输出端口，俗称三端口。三端口UPS与在线式UPS的工作方式有很大不同。首先是它的整流／逆变器处于同一电路，整流／逆变器既有市电输入，又有逆变输出，同时又给电池充电。从图1可以看出，在线式UPS要经过二次变换，即交流→直流→交流→负载。而三端口UPS经过一次变换就供给了负载。其次，三端口UPS所使用的变压器，不是一般的稳压变压器，而是一个铁磁谐振变压器，这样，当初级电压变化时，次级电压基本维持不变；逆变器在市电正常情况下也工作，没有切换时间，并在控制电路的作用下，调整逆变器输出电压的幅度与相位，保证逆变器输出电压的稳定；在市电不正常或发生故障时，系统由蓄电池作为输入电源继续向负载供电，保证负载不间断地稳定工作。三端口UPS逆变器的输出电压频率不够稳定，带非线性负载的能力也比较差，但成本较低。从1996年开始，炼油厂采用了具有先进电子技术的在线式UPS，如：法国梅兰日兰、德国Siemens、意大利best等30套。在线式UPS的含义是：即使在电网电压正常供电时，UPS的输出也是将外来电压经过本身的加工转换后再供给负载。也就是说，即使是在电网电压正常时，市电也是经过变压器→整流滤波→逆变器→开关S3(S3闭合，S2断开，见图1)→输出。这种UPS将市电隔离。在市电正常时，过滤市电，供给负载纯净的电源。在市电不正常或发生故障时，UPS以蓄电池组为输入电源继续向负载供电，保证负载连续不断地稳定工作。所以，负载即使是实时控制信号，也不会因市电中断而出现丢失或差错。它之所以具有这样的性能，其根本原因是：它有一个或多个储能环节和能量的变换装置，将市电隔离过滤后再供给负载纯净的电源。一旦市电异常，依靠这些储能和能量变换装置，继续向负载提供高质量的电源，以实现不间断供电的要求。

UPS推广应用如此之快，使电脑及其敏感的先进设备有了纯净电源的支持，提高了仪表电源的质量，保证了电源的稳定、不间断、无干扰。

3 UPS应用新思路

在UPS设备更新换代、电子技术突飞猛进的同时，对UPS的应用目的也在发生变化，这是随着供电质量的提高悄悄进行的。由于当时的电网技术不成熟，停电事故经常发生，最初的UPS主要是作为后备电源，通过增大蓄电池容量的方法，延长UPS后备时间达1～2h。从1994年开始，供电质量有了明显提高，大面积的全停电事故基本杜绝。这时，UPS的主要任务是克服电源电压波动及净化仪表电源，其后备时间规定为15min(满负载状况下维持后备时间15min，一般地，UPS的负荷率在30％左右，后备时间还要长些)。这样，对UPS的要求更高，不仅要达到后备电源的基本作用，还要在稳压、稳频、去除谐波、抗干扰等方面发挥积极作用。

4 提高UPS供电可靠性的措施

目前，UPS设备质量已经达到令人满意的程度，因UPS本身质量原因导致的停电事故越来越少。现在的主要课题就是搞好UPS的外围配置和及时发现设备异常。在这方面，电气分厂做了一些有益的尝试，取得了比较理想的结果。

齐鲁石化炼油厂的装置都是双回路供电，单独某一回路的异常不会引起装置大的波动。由于UPS是有后备时间的，特别在UPS后备时间减少的情况下，必须保证UPS有比较可靠的输入电源。因此，我们将UPS的输入电源改为双电源互投方式，电源的切换是自动完成的，保证把正常的一路电源送给UPS。充分利用UPS先进的自检、报警及通讯功能，把报警信号输人操作室DCS，任何异常情况都可以及时发现，在事故扩大之前就可以采取相应措施。

“蓄电池是UPS的心脏”。据统计：由于蓄电池故障引起UPS不能正常工作的比例几乎超过70％。在正常情况下，蓄电池处在浮充状态，UPS检测直流环节的电压，并与负荷电流比较，计算出实际的后备时间。但蓄电池电压与直流环节并联在一起，直流电压正常并不表示蓄电池完好，比如，蓄电池开路或某一节蓄电池内阻增大等故障现象，依靠UPS内部软件就不能判断。针对这种情况，我们在联合装置UPS上安装了“蓄电池内阻检测仪”，实时检测蓄电池内阻，因为电池容量不足或质量变坏，最可靠的检测办法就是检查其内阻值的大校如2001年4月三机UPS在电网出现瞬间停电时，就是因为其电池组中有一节电池出现问题，没能实现瞬间为逆变器供电，导致主风机及烟机和汽轮机停机。事后检查该节电池严重亏容，内阻很大，对于电池组而言相当于开路。内阻检测仪设定为每天检测一遍所有电池的内阻，同时还针对所用电池的规格型号设定了内阻范围，如出现电池内阻增大，超过设定的范围则会发出报