市政交通供电系统中，定制直流UPS用途

2015-12-30 14:50:03 2741

定制直流UPS在高速公路中的应用

高速公路机电系统由通信、收费、监控和供电四个系统组成，它是通过现代化电子技术和设备来实现高速公路的现代化管理的。它涉及到电子技术、自动控制、通信技术、计算机技术等多门学科，具有技术密集、高科技、高级能的管理特点、供电是基础，通信是中枢，收费使命买，监控室手段。四个系统任何一个环节出现故障和事故，都将给高速公路的运营带来损失，甚至中断。

高速公路有很多都是地处偏远的地带，不得不采用农用电源。供电条件不好，如电压波动度福大、经常停电；环境条件不好，如山东内湿度大，东西啊温差大，特别是雷雨季节干扰大；技术力量薄弱，维修能力差。这就对直流UPS提出了严格要求，比如要求直流UPS能耐恶劣环境，具有无人值守的能力。除此之外，高速公路设计部门为了提高供电系统的可靠性，还在直流UPS定制前面增加了一级参数稳压器，如图8-1所示。而且一般都在招标中大豆将稳压器和直流UPS定制做成一个包。

根据目前国内的稳压器产品现状有如下考虑。

1.自动稳压器
自动稳压器结构简单，价格低廉，但可靠性差。它是靠碳刷式移动（滑动或滚动）来稳压的，

控制电路根据输出设定的情况，来控制M点上下移动，以使输出电压符合负载的要求。但这种电路的缺点就是可靠性地和动态响应速度慢，不隔离干扰。碳刷在不同的移动中会慢慢变薄直至损坏，在湿度很大的情况下寿命缩短会更快。由于是机械愚弄的那个，故其动态响应慢，这将会导致瞬间电压突升和突降，损坏后面的设备。

例如，当输入电下降15%，即从220V下降到187V时，为了保证输出仍为220V，M就必须上滑至N电，这是的变比就是220:187=1.18，这时如果有一个大型的感性负载突然下载，造成市电电压突然产生一个300V浪涌，由于M电的机械惰性而来不及移动，在输出端就会出现一个354V的高电压，轻则使直流UPS定制电池放电，热线：肆零零零贰柒玖叁玖壹重则烧毁直流UPS定制输入电路。反之，如果有一个大型的感性负载突然加载，也将会出现一个100V的凹陷，也会导致直流UPS定制的电池放电。总之，它至少加速了电池的失效期。

2.净化电源交流稳压器

精华电源交流稳压器的出现主要是代替原来的电磁不尝试稳压器，这种稳压器的原理是根据双向可控硅导通角度的不同而形成不同的等效电感量，使输出对输入的变化进行补偿而进行稳压的，

这种电源的稳定度较高，可达到0.1%；效率也较高，可到97%，输出电压波形失真度较小，可达到0.2%。这种稳压器的可靠性很高，有隔离干扰的能力。由图中还可以看出，主电路中没有功率管，都是电感和电容等无源器件，唯一的一只半导体器件还是可靠性很高的双向可控硅。热线：肆零零零贰柒玖叁玖壹

但这种电路的缺点是调解范围窄，一般只适应额定电网电压的±10%，功率不容易做大，这显然无法满足高速公路的要求，一般不再考虑范围之内。

3.参数稳压器
在开始的几条高速公路上应用比较普遍的稳压器，它是一种根据铁磁谐振原理进行稳压的电路。它的优点是整个电路没有一个半导体元件。它是由变压器和电容构成的电路，可靠性比较高，由于参数稳压器工作在谐振状态，因此它的隔离干扰的能力比较强。如下图所示的参数稳压器的工作原理。由于该电路用的较多，出现的问题也很多，故详细讲解，目的是勒戒它的优缺点，以达到更理性的使用。

上图的等效电路是一直电感与一直电容串联。

参数稳压器的优缺点：

优点：
a.由于参数稳压器在写真实工作在饱和状态，因此外来的干扰不会引起饱和电流的变化，于是就将干扰隔离了。

b.由于输入电压升高的部分全部加到电容器上，因此允许输入电压变换范围较大。

c.由于电路中没有电子元件，因此可靠性较高。

高速公路的设计者也就是看中了这几点才选择了这个产品。岂不知，参数稳压器的优点尽管很多，但缺点也是致命的。

缺点：

a.由于是工作在饱和状态，因此自身功耗大，效率低。

b.由于是谐振在市电频率，因此对频率的变化非常敏感，一旦市电频率发生了变化，就会造成停振，一旦停振，其储存在电感中3倍以上的武功功率就会瞬间释放，形成上千付的高压脉冲向外传输，击毁其附近的设备。某工程多次直流UPS起火均由它造成。

c.由于是谐振在市电频率，如果后面是整流负载，则整流产生的谐波也会导致电路停振。根据有关科研机关的测试，这时参数稳压器的容量要数倍于后面的负载。某工程上的多次直流UPS起火就是因为参数稳压器的容量过小，热线：肆零零零贰柒玖叁玖壹

如用15KVA的参数稳压器带16KVA的直流UPS ,用30KVA的参数稳压器带40KVA的直流UPS定制.

d.由于在电路工作时内部储存了大量的无功功率，因此输入功率因数低，不能充分利用输入的市电，占用了宝贵的电能资源。
参数稳压器使用比较成功的的地方大都是容量比较大的地方或条件比较好的地方，这种电源要谨慎使用，尤其是高速公路这样要求较高的地方更要谨防隐患闯祸。

4.在线式直流UPS电源

在线式直流UPS电源是一种新技术，是在总结了上述几种稳压器的优缺点和吸收了行业经验之后，新研发出来的一类新产品。

在线式直流UPS定制电源工作原理

在线式直流不间断电源主要由交流配电单元、整流模块、蓄电池、直流配电单元、电池管理单元及监控模块组成。正常工作情况下，整流模块将交流输入的220V交流转换成320V直流，直流经直流配电单元给计算机设备供电，同时通过充电控制单元给蓄电池充电。当交流输入发生故障时，由蓄电池给计算机设备提供直流。

在线式直流UPS电源产品应用范围

产品适用于工矿企业、教育、商务、银行、证劵等行业，用于计算机、服务器、办公自动化设备、安防监控等设备，还可应用于医疗和网络设备。在交流掉电或故障时能不间断地给设备提供稳定的后备电源，热线：肆零零零贰柒玖叁玖壹。保证设备能正常工作一段时间，保存相关重要数据。

在线式直流UPS定制电源与交流直流UPS定制对比优势

（1）可靠性大幅提高

交流直流UPS中系统组件之间更多地是串联关系，其可用性是各部分组件可靠性的连乘结果，总体可靠性低于单个组件的可靠性。反观直流UPS定制，电源中的并联整流模块、蓄电池组均构成了冗余关系，不可靠性是各组件连乘结果，总体可靠性高于单个组件的可靠性。理论计算和运行实践都表明，直流UPS电源的可靠性要远远高于交流直流UPS电源。

（2）效率大幅提高

交流直流UPS定制中系统组件之间更多地是串联关系，其总效率是各部分组件效率的连乘结果，总体效率低于单个组件的效率。反观直流UPS定制，电源中的并联整流模块、蓄电池组均构成了冗余关系，其总效率就是各部分组件效率。

（3）带载能力大幅提高

交流直流UPS电源带载能力受两个因素的制约，一是负载的功率因数，二是负载的电流峰值系数，通常直流UPS定制主机的设计波峰因数为3，如果负载的电流峰值系数大于3，则直流UPS主机将降容使用。

对于直流UPS定制电源而言，不再存在负载功率因数的问题，其负载高电流峰值系数的负荷能力也很强，不需专门考虑安全富余容量。

（4）输入电压转换无间断

现有交流直流UPS电源要提高供电的可靠性，其交流输入可能是多电源输入，输入需要专门配置有STS设备，或者采用停电方式切换。对于重要系统来说，这是难以接受的。而直流UPS定制电源采用多输入电源时，多路交流电源每路经过整流后就直接并联在一起，无需其他设备就能实现输入电源无间断转换。

在线式直流UPS电源产品主要功能

额定输出功率			1KW-3KW	3KW-6KW	6KW以上
工作方式			市电正常情况时，由交流整流后给负载供电，一旦出现市电停电或超出正常范围等异常情况，用电设备便自动转为电池供电，无转换时间。
交流输入	输入电压范围		220VAC±20%		220VAC±20% 或 380VAC±20%
	输入频率范围		（45~55）±0.5Hz
电池输入	电池组电压		36-72VDC	72-144VDC	216VDC
	电池容量		视后备时间而定
	后备时间(半/满)		短延时≥10分钟长延时是电池容量而定
	输出电压		320Vdc
	转换时间		0ms
面板显示方式			输入输出电压电池电量市电状态故障指示
报警功能			交流输入异常、电池欠压输出过载
保护功能			电池欠压保护、过载保护、过温保护、短路保护
绝缘电阻			> 2MΩ（500VDC）
绝缘强度			2KVDC（交流输入、输出对地，直流输入对交流输出），1分钟无飞弧
冷却方式			风冷
工作环境		工作温度	－10℃~ +40℃
		相对湿度	0~95%，无冷凝
		海拔高度	海拔高度≤1500m，满足GB3859.2-93降额要求
存储环境		温度	- 40℃~+65℃
		相对湿度	0%~95%，无冷凝

正是因为这些优点，使其在高速公路配电中成为首选。

直流UPS在高速公路工程中的作用

在高速公路中用量最大的应属收费系统，其次还有通信、数据处理、变电站和摄像监控等。收费系统的重要性很大，不能有一点疏忽。尤其是现在有的地方自动化程度很高、制度很严，有不少的收费站的栏杆不经过啥卡就不能抬起方形，如果因电源问题使刷卡机停止工作，就会导致车辆堵塞。如某高速公路段因电源系统故障热导致通知运行2小时，造成了重大损失。

因此，在线式直流UPS供电系统的可靠性必须非常高，可用性更要非常高，这就要求这个供电系统的设备质量不但要搞，而且当供电故障时，其维修时间要非常短。就是说，供电系统的维修性要好，比如发现故障快，功能部件更换速度更快，最好有预警系统。