在线式UPS电源的控制和保护技术

作者:广州柏克 来源:柏克电源广东办事处 发布时间:2012-12-29 11:45:46

    在线式UPS电源是目前行业应用的非常广泛的,因为它不仅能够在断电之后为负载提供持续电力供应,还能够很好的解决一些浪涌、过欠压、频率漂移等市电问题,确保为关键负载提供最清洁的电力保障。在线式UPS的控制和保护功能基本上是由CPU的内部程序控制完成的,由于程序的不可见性,UPS的许多控制和保护原理大家很难理解。下面,我根据多年的UPS研发经验,跟大家谈一下在线式UPS的控制和保护技术。

    一、在线式UPS电源基本概念

1、市电正常:市电正常是指市电电压和市电频率都正常。

2、市电电压正常:市电电压在160~280V之间,视为市电电压输入正常。

3、市电频率正常:市电频率在47~53HZ之间,且频率变化率小于1HZ/秒,视为市电频率正常。

4、市电逆变状态:市电输入正常,UPS工作在AC→DC→AC时的状态。

5、电池逆变状态:市电输入异常,UPS工作在BATTERY→AC时的状态。

6、CPU交流电压取样信号:交流电压经分压、隔直、全波整流、限幅后,供给CPU进行A/D转换的信号。UPS上有市电电压取样信号和逆变电压取样信号两部分电路。

7、零点发生器:交流正弦波经过由运算放大器组成的交流差动放大器,变成方波信号,再经滤除高频谐波和限幅后,送给CPU。CPU通过对方波下降沿(对应正弦波的过零点)的侦测,计算出正弦波的频率和相位。UPS有市电零点发生器和逆变零点发生器两部分电路。

8、BUS电压:BUS电压是指供给逆变器的直流电压,UPS有正、负两路BUS电压,其正常值为400V

    二、在线式UPS电源控制技术

1、缓开机当UPS开机或系统重置(包括过载解除、自动重启等)时,CPU控制UPS缓慢提升逆变电压,每32ms提升逆变电压3V,直至220V停止。

2、电压追逐在缓开机结束后,逆变电压尚未切到对外输出前,为防止市电灌入UPS,市电正常时,CPU控制逆变电压追逐市电输入电压,逆变电压依市电电压高低每隔128ms加减3V。如果市电电压高于280V,则只追到280V;如果市电电压低于160V,则只追到160V。

3、市电电压的侦测与控制 CPU每16ms读取一次市电电压值,当市电的电压读值连续低于160V或高于280V五次时,视为市电电压输入异常;只有当市电的电压读值连续五次回复到170~270V之间时,才认为市电输入转为正常。市电输入正常时, UPS工作在市电逆变状态;当市电电压低于160V或高于280V时, UPS立即转入电池逆变状态;为防止市电来回切换,只有当市电回复到170~270V时, UPS才转入市电逆变状态。

4、市电频率的侦测与控制侦测市电频率的目的是作为

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