發射臺站供配電系統安裝UPS后電路分析

張 軍 楊濤濤

1.內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心杭錦843臺 內蒙古 鄂爾多斯市 017400

2.內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心烏審854臺 內蒙古 鄂爾多斯市 017300

1 引言

UPS 也叫不間斷電源，是一種含有儲能裝置、恒壓恒頻輸出的電源保護設備，用于給負載提供安全穩定的電源。當市電電網出現故障現象時，UPS 能保證應急輸出一個連續性的交流電源，使負載在電網出現故障時還能繼續工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 系統安裝能有效解決發射臺站停電、用電安全問題，能有效保障安全播出工作，提高播出效率。

2 UPS 原理

UPS 原理如圖1 所示，架構包含整流器、逆變器、電池組、控制電路、電子靜態旁路開關和維修旁路開關等部分，也包含輸入輸出濾波、過流保護、過壓保護、短路保護、電池電壓檢測以及報警裝置等電路?？梢越鉀Q電網停電、網壓劇烈波動、電網與電源污染、交流動力維護等問題。

圖1 在線式UPS 原理圖

3 安裝UPS 后供電輸出路徑

結合原有配電設備進行UPS安裝改造，最大限度保證用電安全可靠。將UPS 加裝在穩壓/直通輸出端，UPS 正常工作時采取市電直通輸出，故障時采取穩壓輸出至旁路檢修，可以有效保護負載軟、硬件不受損壞，通過這樣的線路設計可以實現單路供電6 種輸出方式，雙路供電12 種輸出方式，極大地提高了供電安全可靠性和穩定性，有效保障了安全播出。

3.1 主路模式

主路模式單路供電可以有兩種路徑傳輸，即市電交流直通輸出或穩壓輸出，如圖2 所示，開關S2 切換至主路輸入。

圖2 市電正常時電源能量的流向

UPS 正常工作模式，輸入市電經過整流器全波整流，將交流電變換成直流電，再經逆變器逆變，將直流電變換成穩定的定頻交流電然后輸出。經由整流、逆變兩級變換濾波以后，輸出高精度、高質量的交流電，能夠有效預防電源浪涌、瞬態尖峰、高壓脈沖、諧波污染、線間噪聲、頻率漂移等影響負載運行的干擾因素，此時的UPS 就是一臺交流式穩壓器，同時還向蓄電池充電。

3.2 靜態旁路模式

靜態旁路模式單路供電可以有兩種路徑傳輸，即市電直通輸出或穩壓輸出，如圖3 所示，開關S2 切換至旁路輸入。

圖3 UPS 故障或負載過大時電源能量的流向

UPS 偵測到功率模塊故障，會自動轉到旁路。旁路電源會直接給負載提供能量，旁路模式下負載供電質量不受UPS 保護，容易受到異常狀況的影響，為保證負載得到穩壓電壓，可將直通/穩壓開關S2 切換至4 腳，S3 自動吸合，通過穩壓送至旁路輸入端，這樣就可以保證負載供電質量。

UPS 通過電子旁路開關，完成電源從市電旁路供電到由逆變器供電的切換過程。靜態開關是將一對反向并聯的快速可控硅連接起來，作為UPS 供電切換的轉換元件，其接通時間很短，為納秒數量級。這就是為什么安裝UPS 后，供電能實現轉換時間為“零”的不間斷供電。

3.3 蓄電池模式

當市電輸入或者整流器發生異常時，UPS 轉蓄電池模式，如圖4 所示，此時功率模塊從電池獲取能量，經逆變器變換成交流電以后輸出。

圖4 市電中斷時電源能量的流向

這樣就使負載在感覺不到任何變化的同時保持運行，真正保證了負載的不間斷運行。蓄電池作為UPS 的儲能設備，決定了負載運行時間的長短。在市電正常時，整流器提供一個直流浮充電電壓，此時逆變器已經激活，但未輸出；在市電不正?；蛑袛鄷r，蓄電池會向逆變器提供工作電壓，逆變器輸出交流電，保證了UPS 交流輸出的連續性，進而保障負載安全運行。

3.4 檢修旁路模式

檢修旁路模式單路供電可以有兩種路徑傳輸，即市電交流直通輸出或穩壓輸出，如圖5所示，開關S2 切換至旁路輸入。

圖5 UPS 系統檢修旁路電源能量流向

當整套UPS 電源系統出現故障后，立即開啟維修旁路開關，市電直通向負載供電，不影響維修，線路設計如圖5所示。

總結

UPS 作為后備電源，得到廣泛的應用，在用戶外部供電發生故障中斷時發揮著不可替代的作用。在發射臺，UPS 不僅為發射設備、信號源接收設備、自臺監控設備等重要設備提供電源，防止因突然斷電而影響安全播出工作，同時還可以消除市電中的電涌、瞬間電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”給設備造成的損害，改善電源質量，提高供電安全。