一、艾默生UPS电源
艾默生UPS电源(Emergency Power Supply)为应急电源,作为消防设备、市政设施、医疗、企业、工厂或其他设备在市电电网发生故障时,可提供应急电力的电源设备。与传统的备用发电机组应急电源相比,EPS在启动速度、噪音与振动、可维护性、供电质量、过载能力、自保护特性以及环境污染方面都有明显优势。
EPS按照负载种类不同分为一般三种:照明型、动力型和照明动力混合型,对应的负载分别为照明负载、电机负载(消防水泵等)和照明与电机混合负载。
二、变频器在EPS电源行业的应用要求
在市电不正常时,EPS是通过内部的逆变器输出交流电拖动负载的,而变频器在EPS中正是起到了逆变器的作用。所以变频器必须满足EPS的各种要求,保证与市电相同的电源质量。
EPS通过蓄电池组为变频器供电,所以变频器的辅助电源必须为直流供电,交流输入的辅助电源不能满足EPS的需要。同样的原理,变频器的散热风扇不能用交流风扇,变频器的软上电接触器不能用交流接触器。
由于EPS是代替市电的应急电源设备,所以EPS的输出电压质量也是很重要的一个指标,包括EPS输出电压的谐波含量、EPS输出电压的负载调整率、EPS输出电压的稳定度等。这样,要求在负载变化或蓄电池组电压在一定范围变化时,变频器输出电压变化尽量小,而且输出电压的谐波含量足够小。
在非常重要的场合,EPS需要具有强启功能,即在蓄电池组电量不足时,蓄电池组给变频器供电电压低于变频器的输入欠压点,但是变频器仍然需要正常工作,具有一定的电压电流输出能力,不允许报欠压故障。
对于很多人来说,第一次接触艾默生UPS电源可能是在早期使用太阳能便携式计算器的时候,虽然如今这种类型的计算器已不再是主流,但是它所使用的技术和理念仍然应用于我们的日常生活中。目前,我们在许多的应用中都能看到能量采集的身影,例如艾默生UPS电源节点、风力涡轮机和室内供能应用等。不过,即使对于这项技术的讨论较之前已经有了很大的发展,当涉及到能量采集时,开发人员仍然面临着与数十年前一样的挑战。
图7 基本升压型有源功率因数校正电路
目前扼流圈铁心使用的材料主要有两类,一类是功率铁氧体磁心加开气隙,另一类是磁粉心。表1是它们的饱和磁感应强度(Bs)的比较,其中锰锌软磁铁氧体Bs值最低,为0.5T,约为铁粉心的一半左右,因此在同样安匝数下和铁粉心相比截面将增加1倍左右,因而体积势必增大。
表1不同材料的Bs值比较
另外由于加开气隙,在铁氧体开气隙处表面,形成表面涡流,造成铁氧体磁心局部升温,使铁氧体磁心发热,当温度超过铁氧体居里点时,有效磁导率靍急剧下降为0,这也是功率铁氧体磁心用作电感不利的一面,许多电源工作者对铁氧体磁心在有源PFC线路中用作储能电感铁心持否定态度,可能主要就是这个原因吧。
在计算机、服务器等设备环境中,供电系统都装有高速欠压保护和热保护电路。其主要的作用是:当电网欠压时,依靠滤波电容中的能量来维持工作,一般能够维持10ms左右。由于市电电网的供电质量达不到服务器类设备对供电的要求,因此在大型的和比较重要的计算机机房,供电基本上都是双路电源加UPS供电,以保证计算机系统的正常运行。因此,我们对计算机等负载设备供电系统的管理主要是针对双电路和UPS系统的管理。
独立的220V双路电源进来,首先接到双路电源转换开关上面的接入端,接出端是用一根220V的电缆线接到UPS的电源接入端,UPS出口接线是一个多口电源插排,用它就可以给负载供电,也就是为图中最右边的计算机服务器等网络负载设备供电。左下角是UPS前面板放大的指示图,上面标有开关、功能键和许多功能指示灯,通过这些指示灯可判断UPS的运行状况,右下角黑色的部分是UPS的直流电池组及其连线,当双电源市电都停运之后,就靠这些电池组供电,以保证服务器等重要设备不停电。