新一代UPS的技術(shù)動(dòng)向 （下）

（接上）

現(xiàn)代概念的UPS強(qiáng)調(diào)的不僅僅是對(duì)其保護(hù)的負(fù)載提供純正的正弦電壓，而且越來(lái)越注重對(duì)公共電網(wǎng)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，尤其是中大功率的UPS，在諧波污染、無(wú)功損耗等方面對(duì)電網(wǎng)的影響更加突出，這方面有著嚴(yán)格的指標(biāo)要求。
　　
傳統(tǒng)的UPS整流器、充電器大多采用晶閘管相控整流電路外加輸入側(cè)的無(wú)源濾波器，最高可使輸入功率因數(shù)提高到0.9，電流諧波THD＜5%，再想提高輸入功率因數(shù)、降低諧波含量其濾波器的體積和成本難以令人接受。因此，對(duì)中大功率的三相UPS可以在其網(wǎng)側(cè)設(shè)置由電力電子電路構(gòu)成的有源濾波器來(lái)吸收諧波和無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。近年來(lái)，12脈波整流器在中大功率的三相UPS中得到較多的采用。通過(guò)多相整流及其變壓器的作用，在無(wú)輸入濾波器的情況下可以使網(wǎng)側(cè)電流THD＜9%，輸入功率因數(shù)提高到0.92左右。但是，系統(tǒng)的成本比較高、體積比較大，控制也比較復(fù)雜。
　　
解決UPS整流器無(wú)功問(wèn)題的另一個(gè)措施是采用不可控整流電路外加直流側(cè)電容濾波。這種電路的網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)可達(dá)到0.99以上，同時(shí)也省掉了繁雜的可控整流電路的控制驅(qū)動(dòng)部分。但是，網(wǎng)側(cè)的諧波卻

4.新一代UPS

4.1全數(shù)字化的UPS
　　
功率MOSFET及IGBT的問(wèn)世為UPS開(kāi)拓出一條光輝燦爛之路，使UPS技術(shù)步入嶄新的時(shí)代——全數(shù)字化時(shí)代。
　　
首先，UPS的輸入部分取消了用于與市電隔離的工頻變壓器或?yàn)榻祲河玫淖择钭儔浩?而采用SPWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)整流高頻化（AC/DC）。一方面減少直流側(cè)濾波器尺寸，改善直流側(cè)調(diào)節(jié)性能,提高市電電壓允許變化范圍；另一方面在控制技術(shù)中采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP （DIGITAL SIGNAL PROCESSOR）控制，使輸入電流正弦化，并與市電電壓同相，從而實(shí)現(xiàn)UPS高輸入功率因數(shù)（PF≈1），消除對(duì)市電的諧波“污染”，達(dá)到環(huán)保目的，大幅度減少無(wú)功損耗，明顯降低了運(yùn)行成本。

其次，取消了UPS逆變器中的工頻變壓器，用高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)UPS與市電的隔離，而UPS的輸出級(jí)采用SPWM變換方式(不用變壓器直接逆變)輸出工頻電壓。逆變器中的功率MOSFET或IGBT工作頻率在20KHZ以上，因此輸出濾波器小而簡(jiǎn)單，而且輸出的正弦波非常光滑。
　　
對(duì)于UPS內(nèi)部的蓄電池組采取高頻變換降壓方式（DC/DC）充電，當(dāng)市電停電，UPS轉(zhuǎn)換為由蓄電池給逆變器供電時(shí)亦采取高頻變換降壓方式（DC/DC）實(shí)現(xiàn)。
　　
在逆變器控制電路中采用正弦波直接反饋技術(shù)，使其調(diào)節(jié)高速化，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)式模擬反饋技術(shù)，再加上小的輸出濾波器和20KHZ以上的SPWM調(diào)制，使UPS動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性非常好。在逆變器保護(hù)電路中采用性能優(yōu)良的過(guò)流保護(hù)技術(shù)，使逆變器不僅具有較強(qiáng)的過(guò)載能力，允許100％負(fù)載不平衡（指三相逆變器），而且具有強(qiáng)有力的自身保護(hù)。也正是在上述條件保證下，拋棄了傳統(tǒng)式逆變器輸出變壓器，不僅噪音低而且效率高。全數(shù)字化UPS是新一代UPS，它除具有高質(zhì)量、高可靠、高指標(biāo)、多功能等特點(diǎn)。

4.2智能化UPS
　　
UPS的智能化包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別和控制、系統(tǒng)故障自診斷、蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)管理、智能化內(nèi)部信息檢測(cè)與顯示等。UPS的異地遠(yuǎn)程監(jiān)控包括系統(tǒng)專(zhuān)用遠(yuǎn)程監(jiān)控控制盤(pán)、RS232/485通信口與監(jiān)控PC機(jī)間的交互控制、將UPS系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)交互控制等。
　　
UPS的智能化主要是通過(guò)系統(tǒng)的控制軟件實(shí)現(xiàn)的。在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)識(shí)別與控制方面，通過(guò)內(nèi)部傳感器和狀態(tài)邏輯及時(shí)識(shí)別系統(tǒng)所處的運(yùn)行狀態(tài)，判定系統(tǒng)運(yùn)行程序和運(yùn)行是否正常，主要包括以下幾個(gè)方面：
　　
4.2.1根據(jù)負(fù)載被切換到旁路的時(shí)間和次數(shù)以及切換時(shí)的輸入輸出參數(shù)等判定系統(tǒng)的運(yùn)行模式即旁路運(yùn)行還是主機(jī)運(yùn)行、充電運(yùn)行還是放電運(yùn)行等。
　　
4.2.2根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)識(shí)別外部指令，決定執(zhí)行外部指令的方式，包括系統(tǒng)功能和運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整。
　　
4.2.3快速準(zhǔn)確的判定系統(tǒng)的故障狀態(tài)并采取相應(yīng)的故障處理措施，如封閉功率變換器、輸出故障參數(shù)報(bào)警等。
　　
4.2.4歷史事件的記錄并根據(jù)歷史記錄和當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)預(yù)測(cè)蓄電池的后備時(shí)間等。
　　
4.2.5智能化的人機(jī)對(duì)話(huà)控制操作面板包括圖形顯示等。
　　
4.2.6并機(jī)系統(tǒng)的熱待機(jī)到帶載運(yùn)行的自動(dòng)判定與轉(zhuǎn)換。所有這些都簡(jiǎn)化了外部操作程序，有效的防止了系統(tǒng)的誤操作對(duì)系統(tǒng)自身和負(fù)載所帶來(lái)的危害，提高了UPS的可靠性。UPS的智能化的另一個(gè)方面是通過(guò)運(yùn)行于PC機(jī)內(nèi)的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)RS232C等接口將UPS與PC機(jī)串口連接，并在PC機(jī)上運(yùn)行相關(guān)平臺(tái)的UPS監(jiān)控軟件，由PC機(jī)定時(shí)發(fā)送查詢(xún)指令，UPS則在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)返回運(yùn)行參數(shù)信息。由PC機(jī)進(jìn)一步對(duì)UPS的運(yùn)行狀態(tài)、故障的具體部位等進(jìn)行判斷，并在必要時(shí)對(duì)UPS發(fā)出指令進(jìn)行運(yùn)行干預(yù)和提醒現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員。

4.3UPS網(wǎng)絡(luò)化

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信事業(yè)迅猛發(fā)展的推動(dòng)下，當(dāng)今的UPS已在大量引進(jìn)微處理監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為一種能在UPS和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間建立起雙向通信調(diào)控管理功能。UPS的網(wǎng)絡(luò)化有兩方面的含義。一是UPS及其監(jiān)控系統(tǒng)與其所保護(hù)的負(fù)載——計(jì)算機(jī)或局域網(wǎng)絡(luò)間的交互作用。當(dāng)電源出現(xiàn)異常時(shí)，UPS內(nèi)部的微控制器會(huì)及時(shí)把異常信息發(fā)送給它所保護(hù)的計(jì)算機(jī)或局域網(wǎng)，并由監(jiān)控軟件在相應(yīng)計(jì)算機(jī)上發(fā)出告警信息，提醒操作員或網(wǎng)絡(luò)管理員及時(shí)處理，并在UPS供電時(shí)間結(jié)束前自動(dòng)中止計(jì)算機(jī)或局域網(wǎng)的運(yùn)行，并將現(xiàn)場(chǎng)信息自動(dòng)存盤(pán)，通過(guò)MODEM向有關(guān)人員發(fā)出EMAIL、BP-CALL等。在這個(gè)意義上UPS是其保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)接點(diǎn)。另一方面的含義是把UPS當(dāng)作廣域網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)并裝上通訊適配器，給UPS分配獨(dú)立的IP地址。這樣，網(wǎng)管員或被授權(quán)人可在網(wǎng)絡(luò)的任何地方通過(guò)網(wǎng)絡(luò)象管理計(jì)算機(jī)一樣對(duì)UPS的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，利用這種控制功能用戶(hù)可在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端上實(shí)時(shí)監(jiān)控UPS的運(yùn)行參數(shù)（例如：輸入、輸出的電壓、電流和頻率，UPS電池組的充電、放電和電壓值顯示，UPS的輸出功率及有關(guān)的故障、報(bào)警信息）。此外，用戶(hù)還可在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端上對(duì)UPS的輸出執(zhí)行定時(shí)的自動(dòng)開(kāi)機(jī)、自動(dòng)關(guān)機(jī)操作。在自動(dòng)完成將程序和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入磁盤(pán)操作之后，再自動(dòng)“關(guān)閉操作系統(tǒng)”。這樣有序的關(guān)機(jī)操作，將確保用戶(hù)的軟件和數(shù)據(jù)的安全可靠?！?BR>　　
UPS生產(chǎn)廠家也可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解分布在世界各地的UPS的運(yùn)行情況，便于向用戶(hù)提供系統(tǒng)診斷和維修等的售后服務(wù)，提高了服務(wù)的快速性和準(zhǔn)確性。為實(shí)現(xiàn)上述控制功能，在目前市售的先進(jìn)的UPS上可向用戶(hù)提供RS232，DB9、RS485通信接口。對(duì)于要求能執(zhí)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)控管理功能的UPS來(lái)說(shuō)，還應(yīng)配置簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 SNMP （SINGLE NETWORK MANAGEMENT PROTOCOL）卡，才能配套運(yùn)行。

5.結(jié)語(yǔ)
　　
UPS使用MOSFET及IGBT功率元件，使其走向高頻化、小型化、高效率，也延長(zhǎng)了蓄電池的壽命；采用冗余技術(shù)，進(jìn)一步增強(qiáng)了UPS的容量和可靠性，而網(wǎng)絡(luò)智能化UPS技術(shù)不僅提供完全可靠的網(wǎng)絡(luò)電源管理，也為節(jié)能提供了一