隨著廣播電視事業的發展，衛星地球站的安全播出是廣播電視安全播出中的重中之重。因此，作為機房電力保障系統中重要的組成部分，UPS系統必須要有非常高的穩定性和可靠性。如何合理使用和科學維護UPS電源，提高機房供電質量，杜絕因供電系統的各種故障造成對安全播出的影響，是廣播電視事業發展的重要因素之一。
UPS電源工作原理
UPS(Uninterrupt．b1ePowerSystem)不間斷供電系統具有穩壓、穩頻、隔離、凈化電源等作用，從UPS的發展歷史來看，其經歷了由旋轉型工作方式到現在大量使用的靜止轉換工作方式的UPS靜止型UPS從其位于市電與負載之間的工作方式來區分可分為在線式、后備式和互動式。而在線式UPS無論從工作原理、電路組成、技術水平及使用方法等方面基本占據了UPS產品的主導地位，以下就在線式UPS電源的工作原理做一簡述。
在線式UPS的電路組成及框圖如圖1所示。其工作原理是當市電的電壓和頻率符合UPS的輸人參數值時，經過AC／DC整流器變換為直流電源，此直流電源是下一級DC／AC逆變器的直流輸入電源，同時還為備用蓄電池組提供充電電流。逆變器將輸入的直流電壓經PWM全橋變換后經靜態開關輸出一個疊加有高頻成分的工頻正弦波電壓，而后經過輸出濾波電路把正弦波電壓上的高頻成分濾除掉，在輸出端便得到失真度較小的正弦波電壓。這種UPS能將市電隔離，市電正常時，過濾市電供給負載凈化的電源。市電中斷或不能滿足UPS的輸入要求時，UPS的輸入AC／DC整流器將關閉，此時后備蓄電池以無切換時間的方式向逆變器供電，以保證輸出端負載得到連續穩定的高質量供電，當市電恢復供電時，蓄電池組便停止向逆變器供電，此時機內充電器向蓄電池組補充消耗的電能，以備下次使用。當市電存在且在UPS輸入允許范圍之內時，由于DC／AC整流器發生故障或負載功率大于逆變器輸出額定功率時，為保證負載仍能正常工作，逆變器輸出端的靜態開關切換到旁路供電狀態，此時市電通過輸入濾波電路和輸出端靜態開關直接為負載供電。當逆變器恢復正常或負載功率降到逆變器輸出額定功率之內時，輸出靜態開關將自動由旁路供電切換到逆變供電狀態。UPS的輸出輸入濾波器一般為無源濾波器，市電電網一側的濾波器主要是濾除電網中的高頻*和噪聲電壓。輸出濾波器主要是把輸出正弦波電壓上的高頻成分濾除。UPS的控制電路較為復雜，尤其是三相輸人三相輸出的大型UPS，其告警及保護功能非常齊全，這就使得其識別、控制、保護電路較為復雜龐大，而且這些電路之間的相互動作與控制必須符合設計的時序與邏輯關系。控制電路的組成主要包括：輸入交流電壓、頻率、相序、蓄電池組電壓及容量檢測電路、輸出頻率和相位跟蹤電路、DC／AC逆變器PWM控制電路、靜態開關狀態識別與驅動電路、啟動控制電路、各種告警信號處理及保護驅動電路、運行狀態顯示電路、蓄電池充電器的控制電路等。三進三出的UPS輸出功率一般都在20kVA以上直至400kVA或更大。我站使用Galaxy5000兩臺60kVA雙機并聯冗余系統。
UPS的使用及維護
UPS電源系統按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不容許在滿負載狀態下長期運行，但工作性質決定了UPS電源系統幾乎是在不問斷狀態下運行的，增加大功率負載，即使是在基本滿載狀態下工作，都會造成主機出故障。自備發電機的輸出電壓、波形、頻率、幅度等應滿足UPS電源對輸入各參數的要求，發電機的功率要遠大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不符．將會造成UPS電源工作異常或損壞。UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵，防止主機內的風機將灰塵帶人機內沉積，當遇到空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常。大量灰塵也會造成元器件散熱不好，一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時檢查各連接件和插件有無松動和接觸不牢的情況。
蓄電池是實現UPS不間斷供電的重要組成部分，是UPS的“心臟”，不管UPS系統多么復雜，其性能最終決定于它的電池，如果電池失效再好的UPS也無法提供后備電源，如何監視電池以精確地預測其臨界失效期和如何延長電池的有效壽命是保證UPS供電系統穩定和可靠性的關鍵。
蓄電池的正確使用、定期維護以及合理地設置UPS電池管理系統中的重要參數，可使蓄電池的實際使用壽命盡可能接近設計使用壽命，減少設備資金的再投入，盡可能地避免由于蓄電池故障所造成的不必要損失、減少故障發生。對于密封鉛酸蓄電池在使用過程中主要是注意UPS及其備用電池組的周圍工作環境溫度不宜超過30度，當電池工作環境溫度超過35度時，由于電池內部損耗增加，電池本身的“存儲壽命”將會縮短。如果選配有溫度補償功能充電器的UPS，可以使電池的壽命延長30～50，因為當環境溫度升高時，電池所允許的浮充電壓閾值下降，此時，若浮充電壓為固定，勢必對電池組置于“過壓充電”工作狀態，加劇電池的化學反應造成蓄電池中的水分子大量電解，放出氫氣和氧氣而逸出，電解液不斷干涸，電池容量減少，從而縮短電池的壽命，環境溫度補償技術能隨溫度的變化調節浮充充電電壓，不至使電池組處于過壓充電狀態，只是相對地提高了蓄電池的使用壽命，還不能由此根本解決環境溫度過高而造成使用壽命縮短的問題。另外當環境溫度較低時，盡管有的充電溫度補償范圍較寬，但由于電池內部電解液的溫度特性將會造成蓄電池輸出的實際容量下降，充電器的溫度補償功能對蓄電池因環境溫度較低使輸出容量下降的問題是無法解決的，解決電池由于工作溫度過高而縮短使用壽命的最根本方法是在機房配備空調設備，使環境工作溫度控制在25度左右。其次，密封鉛酸蓄電池要注意避免的另一種現象是深度放電。密封鉛酸蓄電池的單體放電終止電壓值與其放電電流的大小有著規定的對應關系。如電池以10小時放電率放電，即電池標稱容量1/10的電流放電，規定放電電壓到單體電壓1.8V時應停止放電，若此時仍使電池繼續放電，電池單體電壓過低時，便發生了過放電現象，也即深度放電，密封鉛酸蓄電池深度放電必然會使其有效循環次數減少，縮短電池使用壽命。如深度放電后不能及時進行充電則會更快加速電池的早期失效。大電流、小電流是針對電池容量而言的，例如：100AH的電池，當放電電流為0.5C，即100×0.5A一50A以上時稱大電流放電；小于0.01C即1A的放電電流稱小電流放電。小電流放電很容易造成涓流放電，使電池永久性的損壞。研究發現，電池的放電電流越大，電池所允許的終止放電電壓越小；相反，放電電流越小，電池所允許的終止放電電壓越大。UPS的電池管理系統中都具有蓄電池組放電終止電壓保護功能。在智能化程度較高的電池管理系統中，其電池放電終止電壓保護點是隨電池組放電電流的大小而自動調節的。這樣既可使后備電池組的能源得到較充分利用，又不會使電池進入有害的深度放電狀態。
對于與UPS連機開始運行或閑置的電池組一定要定期維護。在UPS備用電池組定期維護時一定要采取可靠的措施確保在電池組放電維持時間內，UPS的負載不能中斷供電。此時可采用兩臺同等容量、同型號的UPS，其輸出端共同通過自動轉換柜以熱備份方式對負載供電。把主供電的UPS用手動轉為電池供電，同時要注意觀察UPS顯示屏上顯示的電池剩余容量，但此時不必擔心由于電池組電壓突然下降造成UPS關機，因為另一臺UPS在交流市電供電下以熱備份方式工作，一旦主機關斷，備機便立即投入供電。采用這種放電方法時，主機備用電池組的放電容量可在20～30％左右即可達到放電維護的目的。
備用電池組的另一種維護是對電池組進行短時間的均衡充電。這是因為電池組在長時期的浮充備用狀態下或經過多次循環使用后，由于其內部原因會出現端電壓、內阻不一致的現象。為了消除這種不均衡現象的故障隱患，進行均衡充電時每個電池的單體電壓可充到2.3V～2.4V，充電電流要限制在0.2×電池容量以內，在這種均衡充電狀態下5個小時左右而后轉入正常浮充狀態。密封鉛酸蓄電池的均衡充電維護應在環境溫度為20～25度時進行，至于何時對電池組進行均衡充電，應根據電池組的實際使用情況而定。一般經過均衡充電后電池組中的電壓、內阻不平衡現象可得到改善，可延長電池組的使用壽命。
結束語
UPS不間斷電源是地球站重要的不可缺少的設備，但要UPS電源真正成為不問斷電源，保障廣播電視信號可靠地傳輸，必須加強對它的管理與維護。
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