ups电源工作原理和维修技巧

来源:网络整理 作者:2017年11月14日 13:12
关键词:UPS电源

  为了保证计算机的正确、安全运行,我们对供电电源提出了越来越严格的要求,而UPS就是针对这一要求而设计发展普及起来的一种供电系统(UninterrupTIble Power System)称为“不间断电源系统”或“不停电供电系统”简称UPS。现在不间断电源,在计算机的外围设备中已经从一个不是很受重视的角色迅速演变成为互联网的关键设备及电子商务的保卫者。那么ups电源原理和维修技巧是怎样呢?我们来看下。

  一、ups电源工作原理

  UPS不间断电源立即转入电池逆变状态;为防止市电来回切换,只有当市电恢复到170~270V时, UPS才转入市电逆变状态。市电频率的侦测与控制侦测市电频率的目的是作为逆变锁相的依据,通过调整逆变的过零点调整逆变相位,使在市电状态下的逆变输出与市电输入基本同频率、同相位。市电开机时,UPS侦测输入市电的频率作为逆变输出的频率;电池状态下开机时,逆变输出的频率以上次输出的频率来设定。

  当市电正常时,执行锁相,逆变频率先追市电频率,频率相同后再追踪相位,通过变动逆变频率完成逆变和市电同相位。锁相后,逆变和市电的相位差小于3度,频率误差小于0.01Hz。当市电频率超出47~53Hz范围时,UPS不执行锁相,立即转入电池逆变状态,只有当市电频率回复到48~52Hz时,UPS再执行锁相,并转入市电逆变状态。

  三角波发生器CPU送出的38.4kHz方波,经由运算放大器组成的二分频电路后,变成19.2kHz的方波,再经积分器积分成三角波。标准正弦波发生器CPU送出以128点平均分割的模仿正弦波,经过二阶低通滤波器滤波后,生成标准正弦波。PWM信号标准正弦波与逆变输出电压的正弦波反馈信号进行比较,其结果被三角波切割,生成PWM信号。逆变电压调整CPU每16ms读取一次逆变电压值,并与设定的电压值进行比较,当差值高于10V时,CPU立即调整标准正弦波,从而调整PWM信号,使输出电压相应加减5V,以缩小差值;当差值低于10V时,CPU累积差值,当累积值达到30V时,CPU调整标准正弦波,使输出电压相应加减2V。

  CPU的A/D读取CPU每半周期读一次电池电压、正负BUS电压和机内温度,每隔8个标准正弦波点读一次市电电压、逆变电压和逆变电流(在每个周期开始,CPU变更读点的初始位置,使每隔8个标准正弦波点读一次,通过128个点的A/D读取达到扫描效果,读取值存入RAM内)。

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  二、电源工作过程

  当市电正常220Vac时,直流主回路有直流电压输出,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220Vac交流电压,同时市电对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作,避免在过载或欠载下运行,电源在开机前,首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源(标称额定功率)80%的阻性负载设计负载能力,一般带计算机负载时可承受的按下式估算:

  ∑i=1 n Pi≤P

  其中P为不间断电源输出容量(VA),P为第i个负载伏安数

  每套PLC功率: 220V*0.5=110VA 每台操作站功率: 220V*2A=440VA IBM PC客户机及服务器:220V*1.5A=330VA 则总功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6?90VA 6?90VA/0.8=8112VA

  因此,采用10KVA的不间断电源比较合适。

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  三、UPS电源系统的使用与维护

  1 、UPS电源系统开、关机

  1.1 第一次开机

  (1)按以下顺序合闸:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON“。 (2)按UPS启动面板“开”键,UPS电源系统将徐徐启动,“逆变”指示灯亮,延时1分钟后,“旁路”灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机。

  经空载运行约10分钟后,按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载。

  1.2 日常开机

  只需按UPS面板“开”键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈“OFF”状态)。

  1.3 关机

  先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板“关”键。

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  2、UPS电源系统使用注意事项

  UPS电源系统因其智能化程度高,储能电池采用了免维护蓄电池,这虽给使用带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,才能保证使用安全。

  (1)UPS电源主机对环境温度要求不高,+5℃~40℃都能正常工作,但要求室内清洁,少尘,否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。储能蓄电池则对温度要求较高,标准使用温度为25℃,平时不能超过+15℃~+30℃。温度太低,会使储电池容量下降,温度每下降1℃,其容量下降1%。其放电容量会随温度升高而增加,但寿命降低。如果在高温下长期使用,温度每高10℃,电池寿命约降低一半。

  (2)主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数,会直接影响其使用寿命,但随着环境温度的改变,对浮充电压要做相应调整。通常以25℃为标准,环境温度每升高或降低1℃时,浮充电压应增加18mV(相对于12V蓄电池)。

  (3)在无外电靠UPS电源系统自行供电时,应避免带负载启动UPS电源,应先关断各负载,等UPS电源系统起动后再开启负载。因负载瞬间供电时会有冲击电池,多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载,严重时将损坏变换器。

  (4)UPS电源系统按使用要求功率余量不大,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行。但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载,即使是在基本满载状态下工作,都会造成主机出故障,严重时将损坏变换器。

  (5)自备发电机的输出电压,波形、频率、幅度应满UPS电源对输入电压的要求,另外发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率,否则任一条件不满,将会造成UPS电源工作异常或损坏。

  (6)由于组合电池组电压很高,存在电击危险,因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障,工具应采用绝缘措施,特别是输出接点应有防触摸措施。

  (7)不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态,都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电流可能会造成电池的热失控、电压、电流过小会造成 电池亏电,这都会影响电池的使用寿命,前者的影响更大。

  (8)在任何情况下,都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中,通常 放电达到容量的30%~50%就可以了。

  (9)对电池应避免大电流充放电,虽说在充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大,温升越高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止。

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  3、常维护与检修

  (1)UPS电源在正常使用情况下,主机的维护工作很少,主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区,空气中的灰粒较多,机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警,大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时,检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

  (2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有变,这部分的维护检修工作仍是非常重要的,UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。

  a.储能电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时,应停止放电,继续放电先消除落后电池后再放。

  b.核对性放电,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要关注发现和处理落后电池,经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故,以免放电中落后电池恶化为反极电池。

  c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池,作为了解全电池组工作情况的参考,对标示电池应定期测量并做好记录。

  d.日常维护中需经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动,腐蚀现象、检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常。

  e.免维护电池要维护,不是什么无稽之谈,应从广义的维护立场出发,做到运行、日常管理的周到、细致和规范性,保证设备(包括主机设备)保持良好的运行状况,从而延长使用年限;保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量;保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的,也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。

  (3)当UPS电池系统出现故障时,应先查明原因,分清是负载还是UPS电源系统;是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能,但它对面而不对点,对更换配件很方便,但要维修故障点,仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障,显示的故障内容则可能有误。

  (4)对主机出现击穿,断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后才能重新启动,否则会接连?生相同的故障。

  (5)当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时,应及时采用相应的方法恢复和修复,对不能恢复和修复的要更换,但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起,否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换,以免影响到主机。

  四、UPS使用中常见故障及排除

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