UPS原理与维护

UPS原理与维护

何绍文

(民航青海空管分局青海810000)

摘要：空管是利用导航技术、通信和监控手段对飞机飞行活动进行监视和控制，保证飞行安全和有秩序飞行。雷达、全向信标、VHF收发机、FA16、F36、ADS-B、自动化和管制席位显示屏等一系列设备，都是对电源电压频率要求特别高的设备，一旦任何环节中设备供电故障，都会给飞机飞行造成安全隐患。因此必须给空管设备提供高质量的无时间中断的交流电源。寻找一种无干扰不中断的电源系统和保障它持续正常工作非常必要。

关键词:组成原理故障维护

1引言

UPS（UniterruptiblePowerSystem）即不间断电源，当市电正常时，逆变器跟踪市电供电，市电异常时候，市电经过整流器整流再逆变器逆变给负载供电，当市电中断时，蓄电池与主机相连接，经过逆变器逆变给负载供电。用以保障所带负载能够不间断工作。因此它的工作稳定性和可靠性直接决定了后续负载能否正常工作。由于工作时间是无休，所以需要作定期保养与维护。

2UPS高可靠性供电方案

目前UPS供电普遍可分为并机供电和双母线供电，并机必须是特定型号和容量大小一样的ups才能实现。通常是用并机模块来实现，用并机通信线把需要并机的UPS连接成一个闭合的环状，任何一条通信线出现问题对整个系统不会造成影响。由于并机系统是个环状，其中任何一个UPS主机出现问题，会引起整个系统出现问题，所以有单点“瓶颈”的问题。空管一个边远台站有个案例，可以充分说明这个问题，两台ITA6KVA的UPS并机给设备供电，2#UPS突然出现问题，屏幕变黑伴随冒烟，UPS告警，市电输入开关跳闸，不甩开2#UPS无法合闸。所以并机供电还是有弊端。现在空管普遍是采用UPS双母线供电，两部UPS为1+1热备份模式，分别接在两台不同的STS上，一个STS接主用设备，一个STS接备用设备，这样就解决了单点“瓶颈”的问题，系统可靠性、稳定性高，维修也方便。

3ups基本原理

3.1ac-dc变换

将交流电转换为直流电，原理是交流电源通过整流二极管，周期性的导通和截止。电源的正半周期，二极管导通。电源的负半周期，二极管截止。最简单的是半波整流，只用一个二极管但是效果不好。现在普遍是用多个二极管实现桥式整流。

3.2dc-ac逆变电路

将直流电转换为交流电，采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，用调整脉冲宽度和控制占空比的方法，来达到输出电压的稳定。

3.3控制驱动

控制驱动作为完成所有功能控制的主要部分，它不仅能完成SPWM正弦脉宽调制的控制，同时还提供各种开关、检测、显示等驱动信号，以静/动态双重电压反馈，使逆变器的性能（稳定性、动态特性等）得到了大大改善。

3.4电源工作过程

通常情况下，UPS不仅能够利用整流器将能量传输并存储在电池中，同时还能通过逆变器、整流器把高质量交流电源提供给在线负载。若主路市电出现异常，系统就会自动转换为电池工作模式，这时可以通过电池继续向用户提供其所需的电源，若市电恢复，则系统就会由电池工作模式自动切换到正常模式。旁路工作方式分为通过人工干预来恢复正常模式和自动恢复到正常模式两种，一种是主路市电异常并且电池中储存的能量已经耗尽、用户关机、发生重大故障等问题，逆变器就会关闭，系统则会一直停滞在旁路模式，只有用户重启机器，才能恢复到正常模式。另一种是逆变器受到负载冲击或者其过载延时的时间到了，系统自动切换为旁路模式，这样可以无间断的向负载提供电源，待UPS恢复正常，系统则自动切换到正常供电模式。若需要全面检修或维修电池、UPS电源等设备，为了能够实现不停电维护UPS，可以将维护开关闭合，把负载切换到维修旁路供电模式，如果想要实现UPS停电维护且负载依然正常供电的维修模式，就需要在维修时断开UPS内部主路及旁路的输入电源以及电池的输入/输出开关。

4UPS的维护

4.1环境检查

环境检查是维护UPS的基础，主要包括：（1）检查机房湿度，若湿度高于60％则需要立即启动除湿设备；（2）查看机房温度及空调运行情况，若温度高于25度，则需要立即采取相应降温措施；（3）查看机房灰尘情况，若灰尘太多影响设备运行，则需要及时处理；（4）查看交流供电是否存在超压超频现象。

4.2易损件日常维护

UPS较为容易损坏的部件为开关和风扇，对于开关来讲，其日常维护就是检查其是否存在开关跳闸等问题；对于风扇来讲，主要是检查其运转情况，特别是温度较高的区域，需重点检查风扇是否有风吹出。

4.3功能验证的步骤

4.3.1“市电逆变”和“电池逆变”的切换

其验证步骤为：（1）确认设备是否在“市电逆变”工作模式下；（2）断开市电，观察设备是否可以自动转换到“电池逆变”模式；（3）若设备可以自动切换，再加上市电，使其切换到“市电逆变”。

4.3.2“市电逆变”和“市电旁路”的切换

确认设备处于“市电逆变”工作模式——关机——查看设备是否由“市电逆变”正常切换到“市电旁路”——若正常，开机——设备恢复到“市电逆变”。

4.3.3电池的放电检查

保障负载安全是进行电池放电检查的前提，同时在检查前还需要确认电池是否处于充满状态，其负载量一定要高于UPS标称容量的百分之三十。

4.4日检

日检主要包括：（1）风扇运行情况；（2）是否存在异常噪音；（3）检查控制面板是否正常（是否有报警、显示参数是否正常、LED指示是否正常）。

4.5周检

周检主要是测量并记录UPS输出电流/电压、电池充电电流/电压、输入电流/电压，并将测量值与之前的测量值进行比较。

4.6年检

年检主要包括：（1）关闭UPS，将负载切换到维修旁路工作模式；（2）断开UPS电池及市电输入开关；（3）确保旁路输入端、UPS整流器输入端等没有电压；（4）打开UPS内部保护盖板，检查其功率器件和辅助器件是否正常，主要是检查印刷电路板的完整性和清洁度；磁性元件是否有裂痕及其紧固程度；电容是否存在变形、漏液现象；电缆和连接端是否存在磨损、老化过温痕迹等；（5）利用吸尘器将表面灰尘、杂质等吸走，然后再利用低压空气将外部碎屑吹走；（6）闭合UPS市电输入，启动UPS，将负载切换到逆变器供电模式；（7）如有必要，检查电池后备时间：将主路输入开关（Q1）断开，当电池电压降至325V时（即高于放电终止电压5V），闭合整流器输入开关，记录UPS后备时间。此时要注意，若电池电压下降到与放电终止电压相同时，则电池输入接触器就会自动断开，负载则会自动切换到旁路工作模式。

参考文献：

[1]陈建平陈四雄2002第6期《通信电源技术》

[2]李正坤张彦2010第2期《华电技术》

[3]艾默生Ups电源厂家培训资料《ups原理》

[4]艾默生Ups电源厂家培训资料《Hipulse原理与应用》

[5]艾默生Ups电源厂家培训资料《ups电源故障维修》