EPS應(yīng)急電源的工作原理
1.從IEC的定義來說，后備式UPS是市電正常時，由市電向負載供電，當(dāng)市電出現(xiàn)故障時，由電池組提供能量，經(jīng)逆變器向負載供電。EPS從功能上來說與上述后備式UPS定義符合。但是，說EPS就是后備式UPS,這種說法不科學(xué)，有意無意貶低EPS的重要作用。大家知道，常用后備式UPS是小功率范圍，保護對象大多為PC機。由于保護對象非重點，而且市場需求量大，技術(shù)含量低，價格競爭激烈，冒牌貨較多，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不高，返修率大，給人們留下不良印象，后備式UPS是可有可無的IT業(yè)外設(shè)。而EPS是應(yīng)急電源|穩(wěn)壓器，重點在于應(yīng)急。其真正是“養(yǎng)兵千日，用兵一時”的設(shè)備，為了真正應(yīng)急，可想對EPS的可靠性有很高的期望值。
2.EPS拓撲設(shè)計不是簡單的組合有人認為：EPS(電子部分)=整流/充電器+逆變器+輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)(互投裝置)+控制單元等部件就能構(gòu)成應(yīng)急電源。不錯，EPS的基本單元是由上述部分組成，但是為了滿足整機可靠性(MTBF),各基本單元的可靠性如何分配才是最合理呢？下式告訴我們：EPSMTBF=(整流/充電器)MTBF+(逆變器)MTBF+(轉(zhuǎn)換開關(guān))MTBF+(控制單元)MTBF從上式可知，EPS整機的MTBF是由各大部件的MTBF疊加而成，因此EPS整體設(shè)計就需要詳細研究。分析。計算各大部件的MTBF,提高薄弱部件的MTBF,從EPS整體安全生命周期的需要來配置各大組成部件的安全生命周期。
3.EPS生產(chǎn)廠家一哄而上由于近年來我國UPS市場全面大洗牌，一些小型。雜牌的UPS生產(chǎn)廠家，經(jīng)受不住市場法則的檢驗，紛紛面臨被淘汰的危險。為了逃避被清洗的命運，抱著一知半解的心態(tài)匆忙轉(zhuǎn)產(chǎn)EPS,企圖魚目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中國EPS市場出現(xiàn)“一哄而上”的現(xiàn)象。他們沒有理解市場真正需要何種EPS,盲目采用各大部件拼湊組合方法來生產(chǎn)，同時為了價格競爭，使用低劣原材料，這樣又怎能保證要求高可靠的EPS呢？
4.EPS市場混亂的原因人們越來越清楚地認識到應(yīng)急電源EPS在生活和生產(chǎn)當(dāng)中的重要性，但是由于至今仍未有國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)規(guī)范，是導(dǎo)致中國EPS市場混亂的主要原因，最終的受害者可能是直接用戶。與其對照的IT業(yè)中的UPS就大不相同了，不僅有國家明確的國標(biāo)，而且還有各系統(tǒng)。各行業(yè)自己的選型標(biāo)準(zhǔn)。EPS廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優(yōu)化設(shè)計，采用新技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，售后服務(wù)不斷改進，EPS產(chǎn)品才能獲得用戶的認可。
EPS與UPS的異同
1.EPS是UPS的應(yīng)用發(fā)展在歐美先進國家，由于并網(wǎng)供電，電力充足，同時供電質(zhì)量良好，加上用電設(shè)備規(guī)范，不會在電網(wǎng)上造成電網(wǎng)污染，互相干擾。因此，許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS,而是推薦使用節(jié)能ECO(ECONOMYCONTROLOPERATION)工作狀態(tài)下的UPS,即平常由市電供應(yīng)負載，在市電不正常時，再由蓄電池經(jīng)逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節(jié)能工作狀態(tài)的UPS稱作CPS(CenterPowerSupply),廣泛采用的原因是：雙逆變工作方式的在線UPS,在市電正常時，其AC→DC→AC的能量轉(zhuǎn)換效率約為90%,而節(jié)能工作狀態(tài)下的UPS(CPS,EPS)在市電正常時，其能量轉(zhuǎn)換效率高達99%,而且并網(wǎng)市電的可用率可達99.99%以上，即只有0.01%的停電機率，因此使用CPS(EPS)供電，其節(jié)能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態(tài)，但不輸出功率，類似休眠狀態(tài)，EPS逆變器比UPS的逆變器連續(xù)輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產(chǎn)品就是休眠狀態(tài)下的UPS。在市電正常時，EPS除了輸電質(zhì)量不及UPS外，但在市電并網(wǎng)的今天，能滿足大部分用電設(shè)備的要求。因此，人們關(guān)心節(jié)電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素，大多數(shù)情況下EPS是優(yōu)于UPS的。如果電網(wǎng)質(zhì)量良好，供電可靠，用電設(shè)備規(guī)范，在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS,而不是用UPS代替EPS。當(dāng)然，在某些非常關(guān)鍵的設(shè)備，仍需用雙逆變在線式UPS。
2.EPS與UPS的差別
(1)我國EPS的發(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時，為確保電力保障和消防聯(lián)動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應(yīng)急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產(chǎn)品技術(shù)要求受公安部消防認證監(jiān)督，并接受安裝現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設(shè)備或業(yè)務(wù)免受經(jīng)濟損失，其產(chǎn)品技術(shù)要求受信息產(chǎn)業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價值觀。
(2)EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優(yōu)質(zhì)，是選擇逆變優(yōu)先；而EPS是為保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)先。當(dāng)然兩者在整流/充電器和逆變器的設(shè)計指標(biāo)上是有差異的。
(3)UPS由于是在線式使用，出現(xiàn)故障可以及時報警，并有市電作后備保障，使用者能及時掌握故障并排除故障，不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用，是最后一道供電保障，因而其可靠性設(shè)計要求更高，不能簡單理解為后備式UPS,否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時，不能通過蓄電池應(yīng)急供電，則EPS如同虛設(shè)，造成的后果將不堪設(shè)想。
(4)UPS供電對象是計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負載性質(zhì)(輸入功率因數(shù))差別不大，所以國標(biāo)規(guī)定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全，負載性質(zhì)為感性。容性及整流式非線性負載兼而有之，其輸出功率因數(shù)就不能設(shè)定為0.8(EPS國標(biāo)將規(guī)定其數(shù)值),而且有些負載是停市電后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的沖擊電流，EPS需要輸出動態(tài)特性要好，抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術(shù)設(shè)計指標(biāo)分配是不同的。
EPS系統(tǒng)的總體設(shè)計從前面討論可知，既然了解EPS在實踐中的重要性，因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場合設(shè)計高可靠的EPS系統(tǒng)，下面提出一種高可靠的設(shè)計模式：
1.提高EPS逆變器供電的可靠性
(1)EPS主機采用一體化線路設(shè)計方案，保證各大功能部件的硬件匹配與軟件的協(xié)調(diào)。
(2)采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態(tài)但不輸出功率。這樣可利用自動檢測軟件對逆變器各工作點進行反復(fù)自動巡檢，一有異常，立即報警，及時排除故障隱患。同時，逆變器能隨時跟蹤市電相位，確保快速轉(zhuǎn)換。
(3)采用高可靠的自動切換輸出開關(guān)(STS)代替落后的不可靠的磁電式開關(guān)，使市電⇌逆變能達到快速可靠的轉(zhuǎn)換(轉(zhuǎn)換時間<10ms)。
(4)雙路輸入電源互投裝置可采用磁電式自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS),使整個系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)分配合理化。
2.提高蓄電池組供電的可靠性
(1)使用設(shè)計壽命長，忍受較惡劣環(huán)境的高質(zhì)量品牌蓄電池。
(2)采用對單節(jié)電池的電壓(均充/浮充).電流(充電/放電).電導(dǎo)(內(nèi)阻).溫度等參數(shù)進行在線監(jiān)測，當(dāng)超出預(yù)設(shè)閾值立即報警，以便對個別電池及時處理。
3.EPS系統(tǒng)綜合參數(shù)監(jiān)測與報警
(1)通過小總線對雙路市電互投裝置。EPS主機靜態(tài)運行參數(shù)。蓄電池單節(jié)電池工作參數(shù)。輸出配電柜運行參數(shù)。狀態(tài)報警信息集中統(tǒng)一顯示，能在本地進行監(jiān)測。
(2)通過網(wǎng)絡(luò)總線，將分布式現(xiàn)場總線EPS有關(guān)信息上傳至中心監(jiān)控系統(tǒng) EPS產(chǎn)品具有以下特點：電網(wǎng)有電時，處于靜態(tài)，無噪音；有市電時，小于60db。不需排煙。防震處理，而且具有無公害，無火災(zāi)隱患的特點。
自動切換，可實現(xiàn)無人值守，節(jié)能，電網(wǎng)供電與EPS電源供電相互切換時間均為0.1～0.25S。
帶載能力強，EPS適應(yīng)于電感性。電容性。及綜合性負載的設(shè)備，如電梯。水泵。風(fēng)機。辦公自動化設(shè)備。應(yīng)急照明等。
使用可靠。主機壽命長達20年以上。
適應(yīng)惡劣環(huán)境，可放置于地下室或配電室，甚至建筑豎井里可以緊靠應(yīng)急負荷使用場所就地設(shè)置，減少供電線路。
對于某些功率較大的用電設(shè)施，如：消防水泵。風(fēng)機，EPS還可直接與電機相連變頻啟動后，再進入正常運行狀態(tài)，可省去電機的軟啟動和控制箱等設(shè)置。
應(yīng)急備用時間：標(biāo)準(zhǔn)型為60分鐘(有延時接口),可長可短。
所以EPS可以作為一種可靠的綠色應(yīng)急供電電源，它尤其適用于高層建筑消防設(shè)施沒有第二路市電，又不便于使用柴油發(fā)電機組的場合，既可以采用類同于柴油發(fā)電機的配電方案，也適用于一些工程在局部重要場合作為末端應(yīng)急備用電源。
2.EPS拓撲設(shè)計不是簡單的組合有人認為：EPS(電子部分)=整流/充電器+逆變器+輸出轉(zhuǎn)換開關(guān)(互投裝置)+控制單元等部件就能構(gòu)成應(yīng)急電源。不錯，EPS的基本單元是由上述部分組成，但是為了滿足整機可靠性(MTBF),各基本單元的可靠性如何分配才是最合理呢？下式告訴我們：EPSMTBF=(整流/充電器)MTBF+(逆變器)MTBF+(轉(zhuǎn)換開關(guān))MTBF+(控制單元)MTBF從上式可知，EPS整機的MTBF是由各大部件的MTBF疊加而成，因此EPS整體設(shè)計就需要詳細研究。分析。計算各大部件的MTBF,提高薄弱部件的MTBF,從EPS整體安全生命周期的需要來配置各大組成部件的安全生命周期。
3.EPS生產(chǎn)廠家一哄而上由于近年來我國UPS市場全面大洗牌，一些小型。雜牌的UPS生產(chǎn)廠家，經(jīng)受不住市場法則的檢驗，紛紛面臨被淘汰的危險。為了逃避被清洗的命運，抱著一知半解的心態(tài)匆忙轉(zhuǎn)產(chǎn)EPS,企圖魚目混珠，祈求解救燃眉之急，引起中國EPS市場出現(xiàn)“一哄而上”的現(xiàn)象。他們沒有理解市場真正需要何種EPS,盲目采用各大部件拼湊組合方法來生產(chǎn)，同時為了價格競爭，使用低劣原材料，這樣又怎能保證要求高可靠的EPS呢？
4.EPS市場混亂的原因人們越來越清楚地認識到應(yīng)急電源EPS在生活和生產(chǎn)當(dāng)中的重要性，但是由于至今仍未有國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)規(guī)范，是導(dǎo)致中國EPS市場混亂的主要原因，最終的受害者可能是直接用戶。與其對照的IT業(yè)中的UPS就大不相同了，不僅有國家明確的國標(biāo)，而且還有各系統(tǒng)。各行業(yè)自己的選型標(biāo)準(zhǔn)。EPS廠家要象UPS廠家一樣，為了贏得市場，必須進行優(yōu)化設(shè)計，采用新技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高可靠性，滿足用戶不同要求。只有產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，售后服務(wù)不斷改進，EPS產(chǎn)品才能獲得用戶的認可。
EPS與UPS的異同
1.EPS是UPS的應(yīng)用發(fā)展在歐美先進國家，由于并網(wǎng)供電，電力充足，同時供電質(zhì)量良好，加上用電設(shè)備規(guī)范，不會在電網(wǎng)上造成電網(wǎng)污染，互相干擾。因此，許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS,而是推薦使用節(jié)能ECO(ECONOMYCONTROLOPERATION)工作狀態(tài)下的UPS,即平常由市電供應(yīng)負載，在市電不正常時，再由蓄電池經(jīng)逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節(jié)能工作狀態(tài)的UPS稱作CPS(CenterPowerSupply),廣泛采用的原因是：雙逆變工作方式的在線UPS,在市電正常時，其AC→DC→AC的能量轉(zhuǎn)換效率約為90%,而節(jié)能工作狀態(tài)下的UPS(CPS,EPS)在市電正常時，其能量轉(zhuǎn)換效率高達99%,而且并網(wǎng)市電的可用率可達99.99%以上，即只有0.01%的停電機率，因此使用CPS(EPS)供電，其節(jié)能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態(tài)，但不輸出功率，類似休眠狀態(tài)，EPS逆變器比UPS的逆變器連續(xù)輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產(chǎn)品就是休眠狀態(tài)下的UPS。在市電正常時，EPS除了輸電質(zhì)量不及UPS外，但在市電并網(wǎng)的今天，能滿足大部分用電設(shè)備的要求。因此，人們關(guān)心節(jié)電這個永恒的主題以及高可靠性兩大因素，大多數(shù)情況下EPS是優(yōu)于UPS的。如果電網(wǎng)質(zhì)量良好，供電可靠，用電設(shè)備規(guī)范，在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS,而不是用UPS代替EPS。當(dāng)然，在某些非常關(guān)鍵的設(shè)備，仍需用雙逆變在線式UPS。
2.EPS與UPS的差別
(1)我國EPS的發(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時，為確保電力保障和消防聯(lián)動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應(yīng)急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產(chǎn)品技術(shù)要求受公安部消防認證監(jiān)督，并接受安裝現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設(shè)備或業(yè)務(wù)免受經(jīng)濟損失，其產(chǎn)品技術(shù)要求受信息產(chǎn)業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價值觀。
(2)EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優(yōu)質(zhì)，是選擇逆變優(yōu)先；而EPS是為保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)先。當(dāng)然兩者在整流/充電器和逆變器的設(shè)計指標(biāo)上是有差異的。
(3)UPS由于是在線式使用，出現(xiàn)故障可以及時報警，并有市電作后備保障，使用者能及時掌握故障并排除故障，不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用，是最后一道供電保障，因而其可靠性設(shè)計要求更高，不能簡單理解為后備式UPS,否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時，不能通過蓄電池應(yīng)急供電，則EPS如同虛設(shè)，造成的后果將不堪設(shè)想。
(4)UPS供電對象是計算機及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，負載性質(zhì)(輸入功率因數(shù))差別不大，所以國標(biāo)規(guī)定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全，負載性質(zhì)為感性。容性及整流式非線性負載兼而有之，其輸出功率因數(shù)就不能設(shè)定為0.8(EPS國標(biāo)將規(guī)定其數(shù)值),而且有些負載是停市電后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的沖擊電流，EPS需要輸出動態(tài)特性要好，抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術(shù)設(shè)計指標(biāo)分配是不同的。
EPS系統(tǒng)的總體設(shè)計從前面討論可知，既然了解EPS在實踐中的重要性，因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場合設(shè)計高可靠的EPS系統(tǒng)，下面提出一種高可靠的設(shè)計模式：
1.提高EPS逆變器供電的可靠性
(1)EPS主機采用一體化線路設(shè)計方案，保證各大功能部件的硬件匹配與軟件的協(xié)調(diào)。
(2)采用EPS的逆變器處于啟動工作狀態(tài)但不輸出功率。這樣可利用自動檢測軟件對逆變器各工作點進行反復(fù)自動巡檢，一有異常，立即報警，及時排除故障隱患。同時，逆變器能隨時跟蹤市電相位，確保快速轉(zhuǎn)換。
(3)采用高可靠的自動切換輸出開關(guān)(STS)代替落后的不可靠的磁電式開關(guān)，使市電⇌逆變能達到快速可靠的轉(zhuǎn)換(轉(zhuǎn)換時間<10ms)。
(4)雙路輸入電源互投裝置可采用磁電式自動/手動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS),使整個系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)分配合理化。
2.提高蓄電池組供電的可靠性
(1)使用設(shè)計壽命長，忍受較惡劣環(huán)境的高質(zhì)量品牌蓄電池。
(2)采用對單節(jié)電池的電壓(均充/浮充).電流(充電/放電).電導(dǎo)(內(nèi)阻).溫度等參數(shù)進行在線監(jiān)測，當(dāng)超出預(yù)設(shè)閾值立即報警，以便對個別電池及時處理。
3.EPS系統(tǒng)綜合參數(shù)監(jiān)測與報警
(1)通過小總線對雙路市電互投裝置。EPS主機靜態(tài)運行參數(shù)。蓄電池單節(jié)電池工作參數(shù)。輸出配電柜運行參數(shù)。狀態(tài)報警信息集中統(tǒng)一顯示，能在本地進行監(jiān)測。
(2)通過網(wǎng)絡(luò)總線，將分布式現(xiàn)場總線EPS有關(guān)信息上傳至中心監(jiān)控系統(tǒng) EPS產(chǎn)品具有以下特點：電網(wǎng)有電時，處于靜態(tài)，無噪音；有市電時，小于60db。不需排煙。防震處理，而且具有無公害，無火災(zāi)隱患的特點。
自動切換，可實現(xiàn)無人值守，節(jié)能，電網(wǎng)供電與EPS電源供電相互切換時間均為0.1～0.25S。
帶載能力強，EPS適應(yīng)于電感性。電容性。及綜合性負載的設(shè)備，如電梯。水泵。風(fēng)機。辦公自動化設(shè)備。應(yīng)急照明等。
使用可靠。主機壽命長達20年以上。
適應(yīng)惡劣環(huán)境，可放置于地下室或配電室，甚至建筑豎井里可以緊靠應(yīng)急負荷使用場所就地設(shè)置，減少供電線路。
對于某些功率較大的用電設(shè)施，如：消防水泵。風(fēng)機，EPS還可直接與電機相連變頻啟動后，再進入正常運行狀態(tài)，可省去電機的軟啟動和控制箱等設(shè)置。
應(yīng)急備用時間：標(biāo)準(zhǔn)型為60分鐘(有延時接口),可長可短。
所以EPS可以作為一種可靠的綠色應(yīng)急供電電源，它尤其適用于高層建筑消防設(shè)施沒有第二路市電，又不便于使用柴油發(fā)電機組的場合，既可以采用類同于柴油發(fā)電機的配電方案，也適用于一些工程在局部重要場合作為末端應(yīng)急備用電源。
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