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? ? ? ?UPS技術(shù)是在電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機控制技術(shù)、電化學技術(shù)、自動控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新發(fā)展的。新一代UPS在設(shè)計中采用了一系列的高新技術(shù)，其總的發(fā)展趨勢是逐步向小型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和具有長延時方向發(fā)展。隨著科技的進步，UPS技術(shù)在不久的將來也將開辟一個更新的領(lǐng)域。
? ? ? ?新技術(shù)在UPS中的應(yīng)用
? ? ? ?1.新功率器件
? ? ? ?采用絕緣柵雙極型晶體管作為逆變功率器件，其主要特點如下:
? ? ? ?①大大降低逆變器換流損耗以及交流濾波器的損耗，因此逆變器的效率得以提高，整機效率可達94%-96%。由于IGBT的開關(guān)頻率為20~50kHz，明顯提高了逆變器的性能,使輸出電壓諧波含量大為減少(小于1.5%)，動態(tài)響應(yīng)更好。
? ? ? ?② IGBT屬于電壓控制器件，驅(qū)動電路簡單，同時它有正方形的開關(guān)安全工作區(qū)，并有高的峰值電流容量，使逆變器的可靠性進一步增加。
? ? ? ?③由于IGBT逆變器的高頻化，輸出交流濾波器的尺寸進一步減小，損耗也相應(yīng)減小了，使整機體積更小、噪音更低。
? ? ? ?④可靠性高，壽命長。
? ? ? ?2.微處理器數(shù)字技術(shù)
? ? ? ?控制系統(tǒng)采用先進的計算機數(shù)字控制技術(shù)及模擬量計算機控制技術(shù)，即通過主/協(xié)結(jié)構(gòu)完成系統(tǒng)控制。系統(tǒng)由整流/充電器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)3個協(xié)處理器單元和一個模擬量計算機單元承擔其所有的數(shù)據(jù)采集、模擬運算和功能調(diào)整等工作，然后送到主處理器進行集中控制、綜合處理、記錄存檔和顯示處理信息。借助這種計算機高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)，充分發(fā)揮其系統(tǒng)硬件和軟件的優(yōu)越性，提高UPS實時控制、保護和監(jiān)測的能力。
? ? ? ?其數(shù)據(jù)采集是通過霍爾傳感器以及的高速A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，納入?yún)f(xié)處理器和主處理器通道來實現(xiàn)的.根據(jù)UPS功能和用戶需要，這些信號將用來實現(xiàn)UPS的控制、調(diào)整、監(jiān)測和保護等功能。
? ? ? ?分布在UPS三大部分中的霍爾傳感器主要采集以下兩類信號:
? ? ? ?①開關(guān)信號:主要反映各部件開關(guān)、保險開關(guān)及熱繼電器等的工作狀態(tài)。
? ? ? ?②模擬信號:反映輸人/輸出電壓、電流、頻率以及充電電壓、電流等參數(shù)。
? ? ? ?(1) 高速數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)
? ? ? ?UPS控制系統(tǒng)中，采用計算機高速數(shù)據(jù)處理的主/協(xié)結(jié)構(gòu)，增加數(shù)據(jù)采樣點，采用數(shù)字控制診斷軟件，實現(xiàn)高速A/D, D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計.UPS運行異常往往反映在各主要波形的異變上，因此，對于各點取樣的模擬信息須先進行A/D轉(zhuǎn)換，然后由驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成控制。
? ? ? ? (2) 控制和診斷軟件
? ? ? ?控制軟件具有各類信號的采集、處理以及運行狀態(tài)的自動監(jiān)測、調(diào)整和管理功能。診斷軟件是故障診斷的專家系統(tǒng)。UPS出現(xiàn)異常后，該系統(tǒng)能迅速對故障進行診斷、推理，判明故障部件，通過顯示器(或燈光、聲音)報告給使用者以便維修，同時自動記錄信息，生成信息檔案。
? ? ? ?3.蓄電池自動測試與維護技術(shù)
? ? ? ? 蓄電池是UPS的儲能裝置。由于蓄電池故障引起UPS系統(tǒng)故障的比例較高，所以對蓄電池的測試及故障診斷顯得尤為重要。蓄電池測試維護軟件定期自動檢測蓄電池性能參數(shù)，為使蓄電他處于良好的工作狀態(tài)，每隔一定時間就會中斷UPS交流輸人，使蓄電池組帶載放電，激活惰性.保持蓄電池組原有容量。在蓄電池放電時，測試維護軟件自動檢測蓄電池后備容量和電壓，并將檢測參數(shù)顯示在顯示屏上.當蓄電池組容量下降10%時，自動結(jié)束測試，以免過放電。
? ? ? ? 4.并聯(lián)冗余技術(shù)
? ? ? ?后備式UPS的基本原理是:當電網(wǎng)電壓正常時,負載能量主要由電網(wǎng)提供，UPS只是對電網(wǎng)電壓進行質(zhì)量調(diào)節(jié)，并且將電網(wǎng)提供的一部分電能經(jīng)過整流器、充電器存儲在蓄能部件中;在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的瞬間，系統(tǒng)將負載與電網(wǎng)隔離并改由內(nèi)部蓄能部件經(jīng)逆變器向負載供電，從而避免了關(guān)鍵負載因供電的突然中斷而造成損失。因此，UPS內(nèi)部整流、逆變和蓄能三種功能部件是必不可少的。蓄能部件有轉(zhuǎn)動飛輪、鉛酸蓄電池、燃料電池、超導線圈等，其中鉛酸蓄電池仍是當前UPS的主流蓄能部件。整流器、逆變器都由電力電子元部件構(gòu)成的，經(jīng)歷了晶閘管、電力晶體管、功率場效應(yīng)管和IGBT等幾個主要發(fā)展階段。
? ? ? ?要提高關(guān)鍵負載供電的可靠性，一***先須提高UPS自身的可靠性。由于上述三種主要功能部件都是比較脆弱的，除了電路設(shè)計上元部件參數(shù)要留有相當?shù)挠嗔客猓陔娐方Y(jié)構(gòu)和系統(tǒng)保護方面須采取一定措施。通常在UPS內(nèi)部都設(shè)有電壓、電流快速檢測電路，通過控制進行過壓、過流的快速保護。顯然，當UPS自身進人系統(tǒng)保護狀態(tài)時不應(yīng)使負載供電中斷，為此在系統(tǒng)內(nèi)部另設(shè)有旁路通道。該旁路通道具備三個作用:一是當負載出現(xiàn)局部短路等過負荷時，為保護UPS的逆變器，將負載切換到旁路通道、由電網(wǎng)直接供電，清除負載故障點;二是當UPS逆變器自身出現(xiàn)故障時，將負載切換到旁路通道，由電網(wǎng)直接供電，此時旁路通道相當于向負載供電的冗余通路;三是當電網(wǎng)電壓比較理想時，系統(tǒng)進人旁路運行的經(jīng)濟運行模式，降低逆變器運行的功率損耗以提高系統(tǒng)的運行效率。所以，通過UPS向負載供電不但可以確保當電網(wǎng)斷電時負載供電不會中斷.而且可以確保負載供電的品質(zhì)。
? ? ? ?顯然。無論何種原因使UPS進人旁路通道供電，負載都將直接暴露在電網(wǎng)電壓之下，若電網(wǎng)電壓質(zhì)量較差，對負載的危害是不言而喻的。
? ? ? ?提高UPS系統(tǒng)的可靠性與可用性可以通過并聯(lián)冗余方式解決.所謂并聯(lián)冗余系統(tǒng)是指參與并聯(lián)運行的各UPS單機在系統(tǒng)中具有同等的地位，共同分擔負荷，其中任意一臺,單機出現(xiàn)故障，其他單機能自動均擔多出來的負荷，而故障單機將自動從負載母線上脫開系統(tǒng).顯然，并聯(lián)冗余方式使系統(tǒng)的可靠性得到很大提高，對各單機的維護也變得非常容易，整個并聯(lián)系統(tǒng)可以在不中斷對負載供電的情況下進行維護檢修，所以可用性也相當高.應(yīng)當指出，并聯(lián)冗余系統(tǒng)的主要目的是為了解決可靠性與可用性問題，系統(tǒng)擴容當然可以通過這種途徑達到，但并不是主要目的。近年來，國內(nèi)外在UPS并聯(lián)系統(tǒng)的研究與開發(fā)方面所做的工作較多，大致上形成兩個主流方向:一是采用多臺UPS單機并聯(lián)的并聯(lián)冗余系統(tǒng)，二是在一臺UPS單機內(nèi)部采用多個整流/充電器、逆變器相互并聯(lián)的模塊式并聯(lián)單機系統(tǒng)。無論哪一種并聯(lián)冗余系統(tǒng)，都須解決以下一些關(guān)鍵技術(shù)間題。
? ? ? ?①并聯(lián)運行的各單機或模塊的均流問題。實踐證明。并聯(lián)單機間的環(huán)流是造成UPS逆 ?變器故障的主要原因，這個問題若解決不好，不僅可靠性得不到提高，而且適得其反。目前控制并聯(lián)系統(tǒng)中的各UPS的負載電流均衡的方法主要有電壓一頻率下垂特性控制法、主從模塊控制法、負載母線同步法以及有功、無功環(huán)流控制法等，模塊間的負荷電流不均衡性已可以控制在5%以內(nèi)。
? ? ? ?②模塊間的均流控制信號的可靠傳送問題。模塊間的信號傳輸線實際上構(gòu)成了系統(tǒng)的故障瓶頸，電磁干擾或其他的物理毀損都會造成系統(tǒng)故障，所以，均流信號力求簡單，要采取強抗于擾編碼技術(shù)，互連線越少越好。對于并聯(lián)系統(tǒng)的故障瓶頸現(xiàn)象的存在，可以采取均流控制電路冗余來消除。
? ? ? ?UPS并聯(lián)冗余系統(tǒng)的理想狀態(tài)是并聯(lián)一單機間無任何控制信號互連線，從而消除了并聯(lián)系統(tǒng)的故障瓶頸，國內(nèi)外關(guān)于這方面的工作已取得一些進展，有些已在產(chǎn)品中得到實現(xiàn)。
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? ? ? ?③熱插拔電路及接插件技術(shù).對于模塊并聯(lián)系統(tǒng)，可以根據(jù)負載情況進行組件的熱插拔以方便用戶進行系統(tǒng)擴容和組件的維修。并可在不停機的情況下添加或減少組件。