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UPS电源知识

大容量UPS电源充电电路的现象

在大容量UPS中,由于充电电压一般高达几百伏,充电电流为几十安培,而且高耐压、大电流的大功率晶体管价格昂贵且不易制造,因此大容量UPS一般不采用开关电源作为充电器,而采用可控硅整流元件作为整流元件。

由于大功率UPS若采用单相供电对电网压力太大,特别是在UPS启动或停止时会造成电网三相不平衡,进而造成电网上其他用电设备工作不正常甚至损坏同时其内部电路如充电电路、逆变器等也会因输入电压太低(220V)而引起功耗增大,不易工作,所以功率在10kVA以上的大功率UPS一般都采用三相供电。

另外在大功率UPS中一般都将充电器和整流器合二为一,虽然这使得其控制电路较为复杂,但由于大功率UPS本身造价较高,控制电路设计得稍微复杂一些并不会显著增成本。为大功率UPS中的三相全控桥式整流充电器方框图。

由图中可以看出,此充电器分为三个主要部分,即三相全桥全控整流器,由滤波电感组成;采样电路,其功能就是对三相桥输出的充电电压和电流进行样,然后将采样监测的结果送到控制电路;控制电路,其功能是根据采样电路送来的电和电流值去控削三相全桥全控整流器,以调整其输出电压和充电电流。

三相全控桥的工作过程和工作波形在第四章已经分析过了,这里不再多加表述,下面给出电路的充电曲线图,该曲线表明,大功率UPS的充电也分三个阶段:初期由于电池放电后损失很大,急需补充,充电电源很大,如不限流就会严重影响电池的使用寿命,故这一阶段是恒流充电;当电压到达设计值(一般为浮充电压,每个电池单元为2.25V)时就转为恒压充电,其充电电流UPS充电曲线决定,蓄电池经过一段时间的恒压充电,当期端电压上升到期一值时,其充电电流和蓄电池自身的损耗电流相同时就转为浮充充电。

快速充电的必要性,用一般UPS就能满足其不间断供电的要求。但对于期些特殊设备如实时控制设备、银行、交通控制、通信设备等,就需要长延时的UPS。要延长UPS的工作时间,就需要加大UPS内部的蓄电池容量或在UPS外部并按大容量蓄电池,此时如果仍然使用普及的充电器就会产生下述问题;

1)充电时间过长

长处时UPS在放电后,要使蓄电池充分充电 ,一般需要几天甚至十几天,这在断电频繁的地方是绝对不可忍受的,即使使用充电速度较快的恒流充电期充电时间也过长。

(2)备用时间下降

长延时UPS在经过充放电后,其后备时间大为缩短,不能再满足其长延时的需要。

      主要是由于蓄电池在充电过程中存在着极化现象而产生了阻碍充电的极化电压造成的,老式的慢速充电法之所以只能采取长时间、小电流对铅酸蓄电池进行充电,就是因为无法在连续的充电池过程中除去各种极化电压,而不得不以降低充电速度和增加电能消耗的消极办法来保全蓄电池的容量和使用寿命。要实现快速充电,主要是要消除极化电压而快速充电器就是能过用脉冲充电,在停充期间用脉冲放电的方法来消除极化电压。

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