葫蘆島艾默生UPS電源

葫蘆島艾默生UPS電源

模塊化UPS電源性能優(yōu)點

模塊化UPS電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極具彈性，功率模塊的設(shè)計概念是在系統(tǒng)運行時可隨意移除和安裝而不影響系統(tǒng)的運行及輸出，使投資規(guī)劃實現(xiàn)  EAST(易事特)模塊化UPS
“隨需擴(kuò)展”，讓用戶隨業(yè)務(wù)發(fā)展實現(xiàn)“動態(tài)成長”，既滿足了后期設(shè)備的隨需擴(kuò)展，又降低了初期購置成本。用戶在預(yù)計UPS容量時，時常會出現(xiàn)低估或高預(yù)計等情況，模塊化UPS電源有效的解決以上問題，幫助用戶在未來發(fā)展方向尚不明確的情況下分階段進(jìn)行建設(shè)和投資。當(dāng)用戶負(fù)載需要增加時，只需根據(jù)規(guī)劃階段性的增加功率模塊。
應(yīng)用領(lǐng)域：
數(shù)據(jù)處理中心、計算機(jī)機(jī)房、ISP服務(wù)商、電信、金融、證券、交通、稅務(wù)、醫(yī)療系統(tǒng)等
性能特點：
● 可為單相或三相, 聯(lián)機(jī)電池系統(tǒng)
● 可被設(shè)定為1/1, 1/3, 3/1 或 3/3系統(tǒng)
● 為模塊結(jié)構(gòu)，由1到10塊模塊組成 
● 提供潔凈電源：60KVA系統(tǒng)-60KVA以內(nèi)；100KVA系統(tǒng)-100KVA以內(nèi)；150KVA系統(tǒng)-150KVA以內(nèi)；200KVA系統(tǒng)-200KVA以內(nèi)；240KVA系統(tǒng)-240KVA以內(nèi)
● 為冗余可升級系統(tǒng)，可根據(jù)您需求進(jìn)行升級
● 采用N+X冗余技術(shù)，性能可靠
● 共享電池組
● 輸入/輸出電流平衡分配
● 綠色電源, 輸入THDI≤5%
● 輸入功率因數(shù)PF≥0.99
● 采用連續(xù)電流模式(CCM)運行，減少電網(wǎng)干擾 (RFI/ EMI)
● 體積小，重量輕
● 輕松維護(hù) - 模塊級
● 系統(tǒng)控制器進(jìn)行通信及診斷
● 采用集中式靜態(tài)開關(guān)模塊
● 特有的系統(tǒng)性能分析器

艾默生UPS電源

UPS安全操作流程：

嚴(yán)格按照正確的開機(jī)、關(guān)機(jī)順序進(jìn)行操作，避免突然加載或突然減載時造成艾默生UPS電源的輸出電壓波動過大，從而使UPS電源無法正常工作。

  UPS電源內(nèi)部的功率元件都有一定的額定工作電流，沖擊電流過大時，會使功率元件壽命縮短甚至燒毀。因此，開機(jī)時先開UPS不間斷電源進(jìn)線開關(guān)，稍后 ( 最好是滯后1～2min ，讓UPS不間斷電源充分進(jìn)入工作狀態(tài))再開通負(fù)載的電源開關(guān)，而且負(fù)載的電源開關(guān)要一個一個地去開通，先開沖擊電流大的負(fù)載 ( 如顯示器、打印機(jī)等)。再開沖擊電流小的負(fù)載，最后開啟UPS電源前面板開關(guān)，使UPS電源處于逆變工作狀態(tài)。開機(jī)時，決不能將所有負(fù)載同時開啟，更不能帶載關(guān)機(jī)。

  UPS不間斷電源關(guān)機(jī)順序必須正確。關(guān)機(jī)時，先逐個關(guān)閉負(fù)載，再關(guān)閉UPS電源前面板開關(guān)，最后關(guān)閉UPS電源市電開關(guān)，不能帶載關(guān)機(jī)。

  不要頻繁關(guān)閉和開啟UPS不間斷電源。一般要求在關(guān)閉UPS電源后至少要等待6s后才能再次UPS不間斷電源，否則UPS電源可能處于啟動失敗狀態(tài)，即UPS不間斷電源處于既無市電輸出又無逆變器輸出的不正常狀態(tài)。

一、行業(yè)現(xiàn)狀概述
近年來城市軌道交通行業(yè)發(fā)展迅猛，國內(nèi)各大城市陸續(xù)建設(shè)城市地鐵，地鐵已經(jīng)是一些大中城型市不可缺少的交通工具。在軌道交通設(shè)備中，電源系統(tǒng)是保證弱電各子系統(tǒng)正常工作的先決條件，必須安全可靠。目前，在軌道交通各機(jī)電系統(tǒng)中，其主設(shè)備需采用UPS裝置的主要有：通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、乘客資訊顯示系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)等子系統(tǒng)。
地鐵UPS電源應(yīng)用方案 

二、行業(yè)環(huán)境、負(fù)載特征描述：
1、使用初期，均使用臨時供電，電網(wǎng)環(huán)境差，隨時可能斷電。
2、安裝初期，地下車站溫度低、濕度大。
3、以計算機(jī)類負(fù)載為主，對閃斷極其敏感，對電壓精度要求高。
4、機(jī)房均無人值守，維護(hù)不盡相同三、技術(shù)解決方案軌道交通需要由UPS提供保護(hù)的有以下幾大系統(tǒng)：

應(yīng)用

關(guān)鍵負(fù)載

UPS系列

功率需求

備注

通信系統(tǒng)

專用通信網(wǎng)絡(luò)、
公安通信網(wǎng)絡(luò)、民用通信網(wǎng)絡(luò)

FR-UK系列

10–30KVA

一般要求必須冗余

信號系統(tǒng)

信號燈、計算機(jī)、
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及自動化控制設(shè)備

FR-UK系列

10-30KVA

當(dāng)需要高可用性時要求具備冗余

綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS

電力監(jiān)控、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控、
火災(zāi)自動報警

FR-UK系列

30-100KVA

需要并聯(lián)系統(tǒng)以實現(xiàn)冗余和容量

門禁系統(tǒng)ACS

驅(qū)動電源、門禁設(shè)備

FR-UK系列

60–120KVA

需要并聯(lián)系統(tǒng)以實現(xiàn)冗余和容量

自動售檢票系統(tǒng)AFC

計算機(jī)、售票設(shè)備
及自動化控制設(shè)備

FR-UK系列

10–60KVA

需要并聯(lián)系統(tǒng)以實現(xiàn)冗余和容量

自動列車監(jiān)控系統(tǒng)ATS

計算機(jī)、監(jiān)控設(shè)備
及自動化控制設(shè)備

FR-UK系列

30-100KVA

需要并聯(lián)系統(tǒng)以實現(xiàn)冗余和容量

UPS需要實現(xiàn)對關(guān)鍵負(fù)載長期不間斷供電,這就對UPS的可靠性提出了極高的要求。而在實際應(yīng)用環(huán)境中,用戶側(cè)可能因操作失誤或者環(huán)境因素等造成UPS輸出短路或逆變器橋臂直通,這時,逆變器的功率管會有大電流通過(本文主要針對IGBT講解,也可以類推應(yīng)用到MOSFET),假如不對此類故障電流進(jìn)行檢測并實施有效的保護(hù)動作,IGBT的集電極或者漏極電流就會遠(yuǎn)超過安全工作區(qū),IGBT會因瞬間大電流導(dǎo)致高功率損耗燒毀,也可能有過電流引起的過電壓擊穿損壞。

以單相半橋逆變器為例(見圖1),分析UPS輸出短路和逆變器橋臂直通的保護(hù)方法。

                                              

                                             圖1  單相半橋逆變器電路

輸出短路保護(hù):需要UPS能重復(fù)多次承受短路沖擊電流,在維持200ms后能關(guān)閉逆變器,這就需要將短路時流過IGBT的電流控制在ICRM(重復(fù)峰值電流,一般ICRM=2 IC nom)內(nèi)。

橋臂直通保護(hù):例如VT2自身失效短路或者被外在電氣連接短路,在VT1開通時,母線被直接通過VT1短路,此直通電流上升得非?？?一般在10μs之內(nèi)即能上升到IGBT額定電流的數(shù)倍,發(fā)生橋臂直通后,需要快速檢測出此故障,并將IGBT驅(qū)動封鎖并死鎖,直到系統(tǒng)指令復(fù)位才允許再次開啟驅(qū)動信號。在總壽命周期內(nèi),一般IGBT承受此類直通電流不能超過100次。這類直通保護(hù)需要在10μs內(nèi),在IGBT的電流不超過ISC(瞬態(tài)峰值電流,一般ISC=4 IC nom)以前關(guān)閉驅(qū)動,并同時關(guān)閉逆變器。

1   輸出短路保護(hù)

在標(biāo)示4處安裝HALL電流傳感器來檢測Lf電感電流,當(dāng)發(fā)生輸出短路時,假如VT1開通,電壓UC1通過VT1和電感Lf短路,電感電流迅速上升,檢測此電流到一定范圍時(大于正常工作電流,小于重復(fù)峰值電流ICRM),將VT1和VT2驅(qū)動封鎖,此時電感電流ILf開始下降,當(dāng)電流下降到一定程度,撤銷驅(qū)動封鎖信號。假如此過程中輸出一直短路,待下一個驅(qū)動到來時,電感電流又開始上升,到短路保護(hù)點時,再一次封鎖IGBT的驅(qū)動,如此反復(fù)200ms后,軟件邏輯可判斷此時發(fā)生了輸出短路,將逆變器關(guān)閉。

2   橋臂直通的過流保護(hù)

首先,為避免由于上管VT1和下管VT2因驅(qū)動信號同時為高電平而造成的直通故障,一方面需要在驅(qū)動軟件中考慮加入死區(qū),另一方面也需要在硬件電路上對上下管的驅(qū)動波形進(jìn)行硬件互鎖,當(dāng)上下管驅(qū)動電平同時為有效電平時,自動封鎖驅(qū)動電壓。

另外,IGBT也有可能因過壓導(dǎo)致瞬間擊穿直通,或者自身雪崩失效短路、由于外部原因引起的電氣連接造成的短路,此時標(biāo)示2、3、4處都會有大電流通過,目前的各種保護(hù)措施都無法徹底避免變換器發(fā)生橋臂直通的可能性,那么怎樣實現(xiàn)在發(fā)生橋臂直通時及時檢測出直通故障并保護(hù)IGBT,以避免IGBT燒毀,就顯得尤為重要。

目前橋臂直通保護(hù)電路有兩種類型:

(1) 檢測母線電流(見圖2)

當(dāng)橋臂母線電流Ip突然增大到一定倍數(shù)額定電流時,就認(rèn)為發(fā)生橋臂直通故障,此時封鎖所有IGBT驅(qū)動,以消除故障,避免IGBT燒毀。此種檢測電路適用于單相小容量變換器中,對于三相變換器或者大容量變換器,由于母線額定電流較大,單相橋臂直通時,在IGBT損壞以前其Ip變化不太明顯,不能施行有效保護(hù)。

                                                  

                                                  圖2  橋臂直通保護(hù)電路

(2)使用帶有過流檢測的驅(qū)動光耦(例如HCPL316J)。

由IGBT的特性可知,IGBT開通時,其C、E兩端電壓與其通過的電流有線性關(guān)系,IGBT可在10μs內(nèi)承受其額定電流4倍的峰值電流,當(dāng)發(fā)生直通時,通過檢測UCE的飽和壓降來判斷IGBT過流,從而封鎖驅(qū)動信號。其通用的電路如圖3所示。

                                          

                                               圖3  過流檢測通用電路圖

HCPL316J在驅(qū)動為高電平有效時,引腳DESAT會以典型值0.25mA的充電電流給電容C充電，當(dāng)IGBT在導(dǎo)通時發(fā)生過流，UCE急劇升高超過設(shè)定的UCE保護(hù)電壓，DESAT引腳充電電壓大于7V時，HCPL316J會自動封鎖驅(qū)動，軟關(guān)斷IGBT,從而保護(hù)IGBT不再通過大電流。通過公式I×△T=C×△U,可以計算出DESAT引腳充電電壓達(dá)到7V所需要的時間為2.8μs,再加上HCPL的動作時間2μs,可以保證其保護(hù)動作時間總共不超過IGBT所能承受過流極限時間10μs,也就能保證在IGBT燒毀以前將其關(guān)斷。

二極管VD的功能是傳導(dǎo)正向電流，用于檢測IGBT導(dǎo)通時的保護(hù)壓降UCE(DESAT)，關(guān)斷時，阻斷主電路的高壓。在IGBT關(guān)斷期間,IGBT的C-E之間會有較高的dUCE/dt,進(jìn)而引起C-E間的電容充電電流。為避免由于充電電流引起的誤觸發(fā),該二極管最好使用快恢復(fù)二極管。短路保護(hù)的閾值電壓UCE,fault(th),可通過HCPL316J的比較器內(nèi)設(shè)定的參考電壓Uref(Uref=7V)和帶串聯(lián)二極管數(shù)量來設(shè)定。實際加在C-E間的保護(hù)壓降保護(hù)點電壓
        UCE,fault(th)=Uref-n×UF

其中n是串聯(lián)二極管數(shù),UF是二極管的正向通態(tài)壓降。