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大容量 UPS 的主旁路切换工作原理浅谈 中国电信股份有限公司广州研究院 黄振明 摘 要 本文以梅兰日兰的 galaxy UPS 为例详细介绍了大容量 UPS的主旁路的切换原理, 希望给电信维 护人员提供有用的参考 关键词 UPS 主旁路 静态开关 切换 1 引言 随着电信业务的发展,电信网络的不断演进,对大型 UPS 供电的需求也在飞速增长。 UPS 大规模地应用在电信网络上作为主要供电设备已经有相当长的时间了,在使用过程中不可避免 由于维护、过载、停电或故障而导致 UPS 进行自动或人工的主旁路切换。同时,随着电信网络 的扩容、调整以及 UPS 本身的老化更新,我们无可避免地要面对 UPS 的割接。带业务割接更 要考虑到 UPS 的主旁路切换是否会导致割接的失败。了解 UPS 的主旁路的切换原理让我们可 以对 UPS 进行更好维护。 下面以梅兰日兰的 galaxy UPS 为例进行介绍。 2 UPS 的主旁路的切换原理 图 1 UPS 简图 UPS(如图 1 所示 )在正常运行情况下都是由逆变器产生的交流电给负载供电。但由于逆变 器是由 IGBT 组成的, IGBT 本身的过载能力是有限的。对于较小的过载 (≤ 1.6In) ,逆变器是可 以承受的, 但对于较大的过载或是某一部分负载的短路则是不能承受的。 但 UPS 本身又是一种 电源,它不能像一般负载那样一旦过载就保护停电,这就失去了电源的意义。为了解决这一矛 盾,通常是在较大过载发生的时候将负载从逆变器切换到旁路市电上 ( 电源 2)供电。 因为市电的 内阻较小,可以允许充分大的电流,提供足够的承受时间使过载部分的电路开关跳闸断电以保 护其它路的负载能够继续工作。为保证逆变器向市电的切换或反向切换是不间断的,逆变器就 应与市电进行重叠切换 (Overlap) 。由于两个正弦交流电进行重迭是有条件的, 必须是电压幅值、 频率、相位在切换过程中始终保持一致,否则任意一个参数的差别都会造成切换瞬间的电位差 Δu ,形成两个电源之间的环流 (如图 2 所示 )。如果电位差较大,则环流也较大,势必引起逆变 器的严重过载,甚至损坏逆变器的功率器件。这就是必须解决的切换条件问题。 图 2 两个电源重叠时形成的环流 如果电源 2 在容限范围内,负载会同时切换。当负载减小到等于或小于 Pn 后,经过 10 秒 钟的延滞后,负载会切换回逆变器。当过载量 1.65Pn( 对 400 到 600KV AUPS 为 1.5Pn)使负载 切换到电源 2 后,每次在 10 秒钟内负载开始切换回逆变器时,一个计数器加 1。当计数器达到 参数设定的数值时,逆变器不再起动,负载维持在电源 2 上。如果电源 2 超限,逆变器电流限 定在 2.33 倍峰值 In(400 到 600KV AUPS 为 2.12 倍峰值 In) 最长 1 秒钟。在这段时间内,电流被 削顶,输出电压根据电流的限流时间有不同程度的失真。如果引起过载的原因在 1 秒钟的延滞 时间内消失 (故障被下线的保护装置消除 ),逆变器会回到正常运行方式。否则,逆变器会停止 运行,负载经过 500 到 800 毫秒的供电间断后切换到电源 2。 引起过载的可能原因有: ? 配电变压器的磁化 ( 通常不到 1 秒钟 ) ? 马达的启动 (可能持续几秒钟 ) ? 下线负载回路短路 ( 如果系统有辨
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