EPS的原理特点与实际应用

消防应急电源（EPS）而研制，主要集输出电抗器、输出变压器于一体的正弦脉宽调制型单相及三相特殊逆变变压器。它通过电磁原理及电子技术，使自感、互感及漏感巧妙地组合成一个特殊的漏感型逆变变压器。在它的原边输入正弦脉宽调制波（SPWM）就能在副边并上适当的滤波电容电获得纯正弦电压（失真度≤2.6%）。它的有益效果是省去了输出电抗器，减少了发热器件，减少了系统的分布电感，有效地减少了EPS电源输出的内阻，节省了不必要的铜、铁材料（用漏感替代了电抗器）提高了整机效率，降低了成本，方便了生产装配。

事实上，目前的SPWM逆变器中EPS上的IGBT功率器件的工作状态优于UPS，特别是三相5KVA以上的机种，IGBT功率器件的通态损耗和开关损耗更为明显。UPS与EPS的设计目标不同，因此负载特性存在差异是自然的，但仅为适用领域的差异，并非优劣之分。

EPS的负载具有多样性，但多数情况下是用于应急照明和动力负载。用于照明时，灯具有白炽灯、节能灯、日光灯和高压气体放电灯等等。用于动力负载时，又分为提供标准正弦波备用电源的普通型和直接变频驱动电机的变频型等等。

用于消防应急照明的EPS必须符合GB17945-2000标准，其中对EPS的输出容量是以kw为单位定义的，但实际上仅当负载功率因数为接近1时，该定义才是适当的，当负载功率因数较低时，EPS的电流输出能力并不会增加，输出视在

功率额定值也不会增加，因此实际选用EPS时，必须考虑负载的功率因数和视在功率，而不能仅考虑负载的有功功率。按照GB17945-2000标准的要求，EPS应能在120%负载时正常工作；当个别供电支路发生短路故障时EPS应能使该支路断路器跳闸而不影响其他支路的正常工作。也就是说，标称功率1000W的EPS，必须具备1200W的正常输出能力；在局部负载发生短路故障时，EPS的逆变器必须能在短时间内以限流输出方式输出数倍于额定值的清除电流。由此可以看出，标称容量相同的EPS和UPS，其逆变器实际输出能力及工作方式是存在极大差别的。

用于动力负载的EPS必须能够承受电机启动时的冲击电流，但若将EPS的逆变器容量设计的过大也是不现实的。因此各EPS厂家都给出了电机负载不同启动方式下配用EPS容量的计算方法，其核心是保证EPS的逆变器在电机启动时不至于过载停机。但是，为电机负载配置数倍于其额定功率的EPS既不经济，也不合理，因为对于短时过载能力很强的逆变输出变压器和蓄电池而言，是能够承受电机启动时的冲击的，在需要较大启动电流的应用场合，适当加大功率器件容量以提高逆变桥的短时输出能力，不失为一种更为合理的解决方案。实际上，用于动力负载的EPS在很大程度上具有根据用户需求设计定制的特征，因而可以取得更合理的负载适应能力。总之用逆变器作为电源向电机及电机控制系统供电是及不合理的首选方案。

最为合理的方案是选用“P型”EPS产品，它是采用变频型逆变器，有效地控制了电机的V-F曲线，使起动电流得到控制，电机处于及为平滑的软起动运行。从而大大提高了EPS选配的经济性。这种方案的选用一般电机功率与EPS功率都可1s1配置。这一方案中的变频型逆变器也可选用工控领域中的通用型变频器加以二次开发。由于通用型变频器的自身市场很大，因此在EPS上选用它反而能降低EPS的制造成本。因为通用型变频器都由一些国际著名电气公司研制生产，技术成熟、先进，选材、工艺精良，具有很高的可靠性和负载能力，并且规格齐全、价格不高。多数变频器均允许直流供电运行，及易做二次开发用于“P型”EPS产品。选用适当容量的变频器，合理并巧妙地设置运行参数后可以构成可靠性很高的“P型”EPS逆变器。其缺点是：只能直接用于电动机，而不能带起他任何性质的负载。至于采用变频器构成电机专用变频驱动的EPS，其合理性更不必多说。

EPS的逆变器一般需要具备冷启动能力（在无市电状态下依靠完全电池电力启动或不考虑自身设备的损坏），以满足“强制启动”功能要求，因此不但要在蓄电池与逆变器直流母线电容间需要加装缓冲装置，以完成母线电容的预充电，防止过大冲击电流导致器件损坏和直流输入断路器跳闸，还要求逆变器能适应较宽直流母线电压的变化。

（4） 自动切换装置与切换时间

为实现市电供电与逆变器供电之间的自动切换，EPS按国家标准必须是后备式的。为此自动切换装置是EPS中必不可少的部件，也是影响EPS可靠性的关键部件之一。根据EPS的输出容量和负载要求不同，自动切换装置可采用功率继电器、交流接触器、互投开关、固态开关（晶闸管）等构成。