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UPS電源的蓄電池特點(diǎn)
設(shè)備的可靠性與多種因素有關(guān)，包括電路研制定型水平、技術(shù)人員技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)、器件選用差別、生產(chǎn)工藝水平、質(zhì)量管理流程等。電路結(jié)構(gòu)變化有個(gè)技術(shù)成熟的過(guò)程，當(dāng)然還包括所選用的器件性能和可靠性對(duì)新電路結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力。所以說(shuō)電路結(jié)構(gòu)的變化對(duì)設(shè)備可靠性是有影響的，影響大小終取決于電路技術(shù)成熟程度和器件水平這兩個(gè)因素。
1、技術(shù)成熟是毋庸置疑
無(wú)變壓器UPS采用的新技術(shù)主要有兩點(diǎn):一是AC/DC高頻整流(PFC)技術(shù)；二是輸出半橋逆變技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生由來(lái)已久，已成為電力電子設(shè)備的經(jīng)典技術(shù)，應(yīng)用也非常廣泛，所以技術(shù)成熟程度是毋庸置疑的。雖然把這兩項(xiàng)技術(shù)集成起來(lái)用于無(wú)變壓器UPS中僅是近十年的事情，因電路定型水平和參數(shù)選擇的差異也可能存在設(shè)備可靠性問(wèn)題，但出現(xiàn)可靠性的根本原因卻不是電路結(jié)構(gòu)和新技術(shù)的應(yīng)用造成的。
2、當(dāng)前器件性能水平完夠滿足新電路結(jié)構(gòu)提出的更高要求
在無(wú)變壓器UPS中，對(duì)器件性能要求高的環(huán)節(jié)主要是半橋式逆變器，而關(guān)鍵的參數(shù)又是功率開(kāi)關(guān)器件IGBT的耐壓(UCES)和輸出電流(有效值和峰值)能力，IGBT的輸出能力*可以滿足400～500kVA的大功率無(wú)輸出變壓器UPS。
值得注意的是，在無(wú)變壓器UPS的半橋逆變電路中，輸出電壓是由±400V直流母線電壓直接形成的，輸入電流有效值等于輸出電流有效值。而傳統(tǒng)的帶變壓器UPS是通過(guò)輸出變壓器升壓形成的，在升壓比為1:1.9或1:1.78時(shí)，同時(shí)考慮三角形/星形接法輸出電流有效值是輸入有效值的1.73倍，所以全橋逆變器輸入電流有效值是輸出電流有效值的1.9/1.73=1.1(或1.78/1.73=1.03)倍。數(shù)據(jù)說(shuō)明，對(duì)同樣輸出功率的UPS，無(wú)輸出變壓器UPS對(duì)IGBT的電流輸出能力的要求并不比傳統(tǒng)的帶輸出變壓器UPS高。也就是說(shuō)，從IGBT地電流輸出能力來(lái)看，能做多大功率的帶輸出變壓器UPS，就可以做多大輸出功率的無(wú)輸出變壓器UPS。
與帶輸出變壓器UPS相比，無(wú)輸出變壓器UPS的逆變器對(duì)IGBT的耐壓提出了更高的要求。在帶輸出變壓器UPS的全橋逆變器中，IGBT的耐壓就是直流母線電壓，一般為400多伏，而在無(wú)輸出變壓器UPS地輸出半橋逆變器中，直流母線電壓是±400V，要求IGBT的耐壓要大于800V。雖然當(dāng)前的器件耐壓1200V已不成問(wèn)題，但此要求不僅僅是靜態(tài)耐壓?jiǎn)栴}，更嚴(yán)重的是IGBT地開(kāi)關(guān)電壓變化率(du/dt)和開(kāi)關(guān)損耗問(wèn)題，因而這是電路設(shè)計(jì)和器件選擇時(shí)必須重視和解決的問(wèn)題。
3、輸出隔直流問(wèn)題
由于控制環(huán)節(jié)故障使一個(gè)IGBT連續(xù)導(dǎo)通時(shí)，或在一個(gè)IGBT或二極管短路的情況下，400V直流母線電壓會(huì)直接輸出到負(fù)載端(此時(shí)電感變成阻抗很小地導(dǎo)線)。單相負(fù)載輸入整流后地直流母線額定電壓是311V，考慮負(fù)載允許輸入地+15%地上限，直流母線額定電壓是357V，并聯(lián)在整流電路輸出端地濾波電容耐壓通常是400V。當(dāng)UPS發(fā)生這種故障時(shí)輸出直流電壓會(huì)接近400V，濾波電容和DC/DC變換器都會(huì)因輸入電壓過(guò)高而受到影響。
出現(xiàn)這種情況在理論上是有可能的。然而，如果出現(xiàn)這一危險(xiǎn)情況，即使缺少了專(zhuān)門(mén)的直流分量檢測(cè)電路(例如，檢測(cè)電路故障或參數(shù)漂移等)，也可以根據(jù)從另一個(gè)IGBT收到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)得知，直流電壓可能發(fā)生短路，從而立即終止逆變器的工作，同時(shí)斷開(kāi)逆變器與后面負(fù)載的連接。通常逆變器的輸出端配備有一個(gè)靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)，它可在逆變器停止工作時(shí)迅速將負(fù)載切換到旁路市電供電，以保證負(fù)載供電的持續(xù)進(jìn)行。逆變器保護(hù)和轉(zhuǎn)旁路供電地動(dòng)作時(shí)間很短，可在輸出電壓上升過(guò)程中完成，因而不會(huì)對(duì)負(fù)載安全造成影響。在大量設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行中，這種故障幾乎沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)。
4、無(wú)輸出變壓器UPS的可靠性指標(biāo)
如果不知道平均故障間隔時(shí)間MTBF，或者廠商提供的MTBF數(shù)據(jù)不可信的話，那么可用UPS的效率和輸出能力各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量其可靠性，這些指標(biāo)包括整機(jī)工作效率、輸出過(guò)載能力、輸出電流峰值系數(shù)、啟動(dòng)負(fù)載時(shí)輸出電流浪涌系數(shù)和負(fù)載功率因數(shù)等。
無(wú)輸出變壓器UPS的輸出能力和可靠性指標(biāo)與傳統(tǒng)帶輸出變壓器UPS一樣，都達(dá)到了很高的水平。可靠性已不再是無(wú)輸出變壓器UPS設(shè)備的關(guān)鍵問(wèn)題。