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山特UPS电源为感性负载设计

来源:http://www.hzsxxdc.com 发布时间:2022-01-12点击:

山特UPS电源是目前市场上应用最广泛的UPS电源品牌,山特UPS在需要保证不间断负载的应用场合下,有时候客户会发现UPS频繁使用DC BUS高压保护,或者负功能保护等多功率问题,从而造成UPS电力质量问题。在大多数情况下,UPS电源的负载部分,例如电机,激光打印机,空调等,都存在感性负载。在工业应用中,必须充分掌握匹配的关键环节,以便有较高的功率保护水平。匹配发生器是一个重要的考虑因素。

UPS通常是为保护关键IT设备而设计的,电路的结构主要是根据IT设备设计的特点。例如,目前的IT设备主要是使用开关电源,而欧盟的规定要求超过75W,所以UPS主要是面临功率因数校正的负载,一般情况下其特性是功率因数接近1恒功率加载。在大功率电气设备中,有一些旧设备在使用,这些设备通常是基于6脉冲整流器或12脉冲整流器技术,其特点是恒功率非线性整流负载。

无论是采用PFC开关电源还是脉冲整流电源,电源的实际部分都只能是正的,能量不会回到主电源上,所以要注意UPS设计在恒功率负载下的可靠性,以及具有非线性整流负载的谐波控制能力,以及电压稳态精度和动态恢复速度,而不需要能量反馈的特殊要求。特别是在UPS具有大量智能设计之后,从负载向UPS反馈能量的DC总线经常被视为故障状态。

另一方面,电路架构中常用的UPS结构是整流+电池升压+逆变器结构,大部分UPS整流器和电池升压都是采用升压或变形的电路,能量只能来自城市电力和电池流向直流母线,但不是逆向流动。这样,即使软件允许能量反馈,当能量反馈发生时,能量也会储存在直流母线中,造成直流母线上升,最终导致UPS跳闸保护。

电机负载和IT设备常见的开关电源的特点完全不一样,与启动/制动等显示了很多工作,而且与电机后面的负载会有很大的不同,完全不像IT开关电源供应这只是加载/卸载。因此,具体的解决方案还需要分别考虑电机背后的情况与负载进行处理。

电机在启动时具有非常高的瞬态冲击,如果没有额外的帮助,则需要Hills UPS电源能够瞬间提供大量的电力。对于IT设备的UPS设计,一般是短时间设计的功率仅为2倍,而有些UPS只有1.5倍。对于大功率负载,软件限流算法或硬件限流电路会产生影响,从而影响电机启动。具有LineSupport功能,当负载功率大时,可以通过旁路供电。但是,在电池模式下,不能通过旁路共享电源,这可能会导致电机异常启动。在供电能力至关重要的时刻,您需要选择更强大的Hills UPS。

电机在制动过程中具有再生能量。此时的反馈能量不仅是电机本身存储的能量,还有与电机连接的负载的惯性和势能存储的能量。以电梯为例,当电梯上升时,需要电机提供能量。

当电梯下行时,如果电梯的重量在下降过程中超过电阻值,则将成为发电装置,驱动发电机发电。再生的电力可能被逆转回到UPS。另外,在电机的应用中还有一个需要考虑的因素,即变频调速装置。不同的UPS系统的频率控制装置是不一样的。

在输入端是一个带有附加直流或交流侧滤波器的六脉冲整流器,以及一个直流母线制动电阻。当电机产生能量反馈时,逆变器直流母线将被充满。当直流母线达到预设的电压点时,再生制动电阻控制消耗反馈能量。这种方式是目前业界最常见的方式,优点是简单可靠,而且对于UPS转换器来说是一种标准的非线性整流器负载,与IT负载非常接近。当然,缺点是电机反馈的能量转化为热量消耗而不被重复使用。

为了节约能源,一些高端变频器采用背靠背结构,而普通变频器还可以通过增加能量回馈模块来回馈电机反馈的能量。见下文。

对于这种类型的变频器,由电机再生的电能仍会反馈到UPS电源中,使得UPS电源面临类似于直接连接电机的问题。

有一类特殊的逆变器使用矩阵转换器的结构,如下图所示。由于没有储能元件,所有能量直接在输入和输出端传输,UPS和直接连接电机没有区别。

当然,如果UPS电源直流母线有足够的容量,直流母线由电机反馈的能量足够高到可以接受的程度,那么提供给电机的平均功率仍然是正的,UPS电源仍然可以使用置信度。但是,UPS电源通常没有这么大的直流母线电容,所以必须考虑其他方式来解决电机负载能量反馈问题。为了简单起见,这里仅讨论UPS电源单机的解决方案。并联系统中的负功率保护问题涉及许多其他并联系统模块设计,而不仅仅是电机再生能量。

一些UPS在电路架构上使用完全双向的结构,如下图所示。哪个PFC,逆变器甚至电池的DC / DC都能保证双向的能量流动。


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