EPS电源装置（精选7篇）

EPS电源装置 第1篇

应急电源装置 (Emergency Power System) 是满足特殊要求的应急电源。它具备手动、自动转换及供专业人员操作的强制启动按钮, 超载120%仍能正常工作, 对电池组可分段保护、智能充电。备用时间长, 整机功能齐备, 可靠性高。

2 EPS系统组成

EPS系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、电池组、控制、切换、输入输出等部分。整流器的作用是将交流电变成直流电, 实现对蓄电池及逆变器模块供电。逆变器的作用则是将直流电变换成交流电, 供给负载设备稳定持续的电力。切换装置保证负载在供电系统及逆变器输出之间的切换。系统控制部分对整个系统进行实时监控, 可以发出告警信号, 同时可通过通讯口与计算机的连接, 实现对EPS的微机和远程监控。

3 EPS工作状态

EPS是允许短时间的电源中断的应急电源装置。EPS电源装置在供电系统正常供电时, 通过交流旁路向负载供电, 其应急供电系统处于“睡眠”备用的状态, 属后备式应急电源;当供电系统断电时, EPS正式投入工作。

4 EPS和UPS的区别

EPS和不间断电源 (UPS) 有相同之处, 又有区别。相同点是两者都具备在供电系统故障 (中断) 情况下继续向负载提供电源的功能, 均采用了逆变技术和脉宽调制技术, 均有蓄电池等。其差别主要是设计参数、器件选择和运行方式的不同。具体不同之处为: (1) EPS在供电系统正常时处于备用状态, 耗电不到0.1%, 工作时其效率在92%以上。UPS采用在线运行方式, 在供电系统供电正常时也工作, 其效率仅85%～90%, 约有10%～15%的电能被消耗。 (2) EPS只有在供电系统停电时才进行工作, 主机使用寿命长, 一般15～20年;UPS开机后就连续不间断工作, 因此寿命相对较短, 一般5～8年。 (3) EPS采用离线运行方式, 噪音低;UPS采用在线式运行方式, 噪音高。 (4) UPS投资高, 约为EPS的2倍。 (5) EPS负载适应性强, 具有负载多样性, 适用于照明、动力, 使用范围广, 尤其适应电机等电感性负载和各种混合用电负载。UPS主要是为控制系统、信息设备提供用电。 (6) EPS系统组成简单, 故障率低;UPS结构复杂, 故障率高, 维护成本高。 (7) EPS切换时间相对较长 (5s) ;UPS切换时间很短 (10ms) 。 (8) EPS能适应多种环境;UPS对运行环境要求较高。 (9) EPS以防范事故、保证人身安全为主要目的;UPS以保障控制系统、信息传输正常工作为主要目的。

5 EPS特点

应急电源装置EPS具有以下几项特点: (1) 能自动切换, 可实现无人值守。 (2) 负载能力强, EPS适合电感性、电容性及综合性负载的设备, 如消防电梯、水泵、风机、应急照明设备等, 过载能力和抗冲击能力强。 (3) 供电系统有电时处于静态, 无噪音 (小于60dB) 。 (4) 使用可靠, 重要场合可采用双机热备方式, 确保事故和火灾情况下供电可靠。 (5) 可放置于地下室或配电室, 也可就地设置, 减少供电线路。环境适应能力强, 适用于各种恶劣环境, 有防止高低温、湿热、盐雾、灰尘、震动等措施。 (6) 使用寿命长, 有电池快速充电能力和管理能力。 (7) 报警功能齐全, 能及时提供各种状况的报警。 (8) 比应急柴油发电机组切换速度快, 方便。 (9) 维护简单。

6 正确选用EPS

浅谈EPS电源与其应用 第2篇

1 EPS的功能

1.1 在线运行状态

EPS的构成, 如图1所示。当运行状态开关选择在线为主工作状态时, 整流器输入、输出开关、旁路开关、电池开关、冷启开关全部闭合, 系统电源经整流器整流调整, 然后再经逆变器变换成稳定的交流, 经静态开关给负荷供电。同时, 整流器给电池浮充电。在整个过程中, 电池不对外输出电力。

当系统电源失去或电光源异常波动时, 整流器输出电压低于电池电压, 电池经逆变器、静态开关向负荷供电, 整个过程时间没有间断。

若系统电源正常, 整流器、逆变器故障, 旁路回路静态开关自动接通, 负荷通过旁路回路供电。时限为小于2 ms.

1.2 旁路工作状态

如图2所示, 当运行状态开关选择旁路为主工作状态时 , 旁路开关闭合, 整流器输入、输出开关、电池开关、冷启开关闭合, 逆变器输出静态开关打开, 整流器仍给电池充电, 逆变器空载, 系统电源直接通过旁路静态开关给负荷供电。当系统电源停电时, 逆变器输出静态开关接通, 负荷通过电池经逆变器供电。但这种转换有2 ms以内的时间级差。

1.3 逆变器关闭转旁路

正常情况下, EPS仅有上述两种状态可供用户在控制面板上选择。若用户需要的话, 厂家也可通过软件调试, 为其设置逆变器全部关闭、负荷通过旁路静态开关供电的工作方式。此方式与旁路工作状态的区别是, 一旦系统电源故障, 逆变器须经4～5 s 的自启动, 稳定后电池才能通过逆变器向负荷供电。此方式仅限智能型在线式EPS。

2 国内EPS的发展过程

2003年我国开始探讨EPS在消防系统推广应用, 2005年重庆世界市长峰会前期, 重庆、四川在国内进一步开展规模试点, 推荐了一种EPS, 在输出精度和时间切换上要求不高;整流器是按满足电池充电设计的, 容量只有逆变器输出容量的20%, 属于后备式, 即逆变器只有在系统电源故障时才启动, 启动时间通常在10 s左右, 无法做到在线运行。近年来, 随着EPS控制精度的提升, 特别是DSP、锁相环技术和高速静态开关的应用, 使得EPS运行方式的可逆转换时间大大缩短, 一般控制在2 ms以内, 国内众多UPS厂商已经看好这一市场, 在消化吸收国外先进技术的同时, 已有部分新产品问世, 应用领域不断拓宽, 为逐步满足大型计算机系统不间断或更多领域高质量的应急保障供电提供了可能。

3 EPS的应用

3.1 EPS根据应用性质的不同在选型上和工作方式上也不同。应用在消防、隧道照明应急保障电源时, 可选择简易的, 因所带的负荷多半是电动机和事故照明, 对输出波形和电源切换时间要求不高, 且造价较低, 工方式为后备式。有条件的也可选智能型的, 选择在旁路工作状态。

3.2 应用在大型计算机、数据库系统, 机场、医院作为应急保障电源的EPS, 应选择智能型的, 工作在线工作状态。只有这样, 才能保证系统电源失去时, 电池立即由充电状态转为放电状态, 实现不间断供电。

3.3 对大型体育场馆赛事保电或具有极大政治影响的大型活动保电, 应选择移动式智能型的EPS电源车, 因大型场馆的主照明灯绝大多数采用的都是高压汞灯、钠灯, 停电时间大于3 ms便可重新启动, 从启动到达到标准照度需10～13 min的时间, 因此可选择旁路状态或在线工作状态。鉴于不同型号、不同厂家、不同运行年限的高压钠灯启动时间的不同, 选择旁路运行状态须事先作实负荷切换演练。同时, 为确保在系统电源恢复之前EPS可靠供电, 应选择相等容量及以上备用发电机作为系统电源的备用电源。

3.4 接线方法如图3所示。将应急保障负荷的电源侧断开, 串入智能型双投开关, 双投开关电源侧分别接入断开点的系统电源和发电机备用电源, 负荷侧接至EPS电源输入端。为避免系统电源故障重合后双投开关频繁转换, 双头开关应调整在自投不自复工作状态。

4 使用中的注意事项

4.1 通常EPS与应急用电负荷的匹配可以是1∶1, 但因目前国内各厂家容量标称尚不规范, 多数用kW, 也未标注功率因数, 因此, 在核定主机容量时要尤为注意单位的统一。特别是单一的体育场馆照明负荷, 一般情况下, 高压汞灯、钠灯, 金属卤化物灯的功率因数只有0.4～0.6, 应避免主机容量偏小。

4.2 按消防强制启动的要求, EPS不允许低电压放电自锁 。因电池在后期放电过程中端电压下降很快, 导致EPS输出电流猛增, 因此, 逆变器功率器件的额定值应是EPS额定功率的1.5～2倍, 而逆变器的功率管模块 (IGBT) 的最大电流应选额定放电电流的7～10倍。

4.3 目前国内提供的智能型EPS其主要模块基本上都是引进的, 由于配置的形式不同, 整机的功能也不尽相同, 有的机柜LED面板上指示的温度是机柜内的空间温度, 晶闸管底座或某些集束线的局部温度高达95～105 ℃, 远远高于面板指示值, 需监测并采取现场通风措施。

5 EPS展望

近几年, 国内外EPS的发展十分迅速, 特别是高速静态切换开关STS的应用, 可在极短的时间内 (小于2 ms) 使EPS由旁路切换到在线状态, 一些欧美发达国家从节能的角度考虑, 已将一些场所使用的UPS换成了EPS。相信在不久的将来, EPS将在国内更多的领域应用。智能型EPS在实现不间断或快速切换供电方面优点是比较明显的, 与发电车相比, 其缺点是电池体积较大。一组200 kW的EPS电源车要占据9 m2.3 m的拖车, 移动起来不方便。尤其对经常执行移动电力保障或野外特殊任务的EPS电源车 (如部队野练、反恐) , 尚需进一步改进。对此, 提出燃机电池组方式作为EPS电源车主机逆变器的直流电源, 并配置碱性镉镍电池应为较好的改进方案。由于碱性电池具有体积小、短时间放电容量大的特点, 而且可通过燃油机为电池定期补充能量, 使电池的放电时间有效延长, 实现不间断供电和方便运输的完美功效。随着大规模的应用和不断的个性化需求的满足, EPS作为一种新型的应急电源, 必将在市场上发挥重要作用。

摘要：介绍了国内外EPS的发展状况。阐述了EPS的工作流程、基本原理, 指出了不同应用对象、不同场合、不同重要程度使用EPS的选型理由和运行方式, 而且对使用中的注意事项和个性化需求发展提出了建议。

关键词：应急电源,逆变器,静态开关,保障供电

参考文献

EPS应急电源的应用及维护 第3篇

关键词：EPS应急电源,应用,维护

0 引言

EPS应急电源已被广泛应用于建筑电气领域和特殊应急供电场合。随着社会发展,越是信息化、现代化,就越依赖于电力。突然的断电必然会给人们正常的生活秩序和学习带来影响,尤其是对于生产、生活中特别重要的负荷,一旦中断供电,将会造成重大的经济损失。然而,电力故障具有突发性,不以人们的意志为转移,即使电网设施再先进,意外的断电也在所难免。

EPS应急电源广泛适用于市电中断时各类一级和特别重要负荷的交流应急供电,如各类重要计算机系统的供电;各类建筑的工作供电和消防供电;医院安全供电;交通系统高速公路、隧道、地铁、轻轨、民用机场的供电;电力系统的供电;各类不能断电的生产、实验设备的供电。是设备要求纯净正弦波高质量供电电源。

1 EPS应急电源的原理

EPS应急电源主要采用SPWM(交流脉宽调制)技术,系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等部分,其中逆变器是核心。整流器的作用是将交流电变成直流电,实现对蓄电池及向逆变器模块供电;逆变器的作用则是将直流电变换成交流电,供给负载设备稳定持续的电力;互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换;系统控制器对整个系统进行实时监控,可以发出告警信号,同时可通过串行口与计算机或Modem连接,实现对供电系统的微机监控和远程监控。一般由电网供电转为EPS应急电源供电及由EPS电源转为电网供电的切换时间不大于0.1s-0.2s。在电网供电正常时,EPS应急电源处于充电饱和状态(进人浮充电状态),耗电小于标称容量的0.1%。

2 EPS应急电源的分类

(1)按照输出方式划分可分为:直流输出型、交直流混合输出型和交流输出型。(2)按照运行方式划分可分为:冷后备式、热后备式、在线式。(3)按照负载特性划分可分为:应急照明电源和(消防)设备应急电源。

3 EPS应急电源的特点

EPS应急电源,具有一定的先进性和实用性,它可以实现微机监控和处理,对消防应急照明、卷帘门、消防电梯、水泵、排烟风机等消防设施实现自动控制。此类产品多为高层建筑、机场、电信网络机房、医院、重要场馆等工程采用。具有以下特点:

(1)电网有电时处于静态,无噪音,小于60d B,不需排烟、防震处理。(2)自动切换,可实现无人值守。电网与EPS电源相互切换时间为0.1s-0.25s。(3)带载能力强,EPS适合电感性、电容性及综合性负载的设备,如消防电梯、水泵、风机、应急照明等。(4)使用可靠,在重要场合可以采用双机热备方式,确保事故和火灾情况下供电可靠,主机寿命可达20a以上,电池5a-10a以上。(5)适应恶劣环境,可放置于地下室或配电室,可以紧应急负载使用场所就地设置,减少供电线路。(6)对于某些功率较大的用电设施,如:消防水泵、风机,EPS可直接与电机相联变频启动后,再进入正常运行状态。(7)应急备用时间,标准型为60min(有延时接口)。

4 EPS应急电源的维护

(1)场地的维护:检查室内是否通风透气、室温多高?EPS应急电源所配的蓄电池环境温度消防行业要求不高于30℃,温度对蓄电池使用寿命影响较大,25℃以上每升高10℃蓄电池使用寿命减半,有条件的单位应装上空调。EPS必须远离火源及易燃易爆品,平常一般的杂物不要堆放于EPS放置的室内,既不利于防火安全也容易引来鼠类藏匿进而发生啃咬电缆线引发事故。春夏季节潮湿的空气易使EPS应急电源内部控制电路板上结露,从而使EPS出现控制故障,因此春夏季节应让室内尽量防潮,室内灰尘不能太多太脏,灰尘一般带正电荷,如果EPS应急电源控制板上积压的太多就可能造成控制板故障。EPS的放置点不能靠窗户太近,以防水浸、雨淋、日晒。(2)市电输入端的维护:经常检测市电电压是否正常,零、火线是否错位,尤其是EPS应急电源前端是具有双路市电或带有备用发电机组的电网更要经常检查第一路主电与第二路备用电供电的零、火线是否一致,如发现错位必须立刻纠正,否则易引起EPS故障。EPS前端装有防雷器的用户应定期检查防雷器及接地线是否正常。鼠类较多的场地一般应于输入输出电缆线外加装防护套管。(3)EPS应急电源输出回路的线路维护:根据EPS各输出断路器的现状判断输出回路是否短路,使用钳流表等检测各回路是否超载,用手触电缆的方式感知电缆的温度是否异常从而判断线径是否合适或太小。(4)EPS应急电源本身的维护。随着社会的进步和发展,环境要求的不断提高,EPS以其特有的优越性将被人们认识和采用。目前,城市供电系统的安全对策一般是采用并网供电,为城市电力提供可靠的电源保护。但从企业及工业、民用建筑使用情况来看,仅仅靠公用电网还远远不够,必须具备应急供电系统(EPS),其重要性是在事故发生的情况下确保提供所需的应急电力,以有效降低因为断电而造成的损失,为人们生产和生活安全提供保障。因此,EPS也被称为“城市生命线系统”的重要组成部分。

参考文献

[1]EPS应急电源在消防设计中的应用[J].沿海企业与科技,2009(12).

[2]新型EPS电源工作过程及仿真研究[J].现代电子技术,2007(8).

EPS应急电源的原理和应用 第4篇

(一) EPS应急电源的设计思想

EPS (EPS:Emergency Power Supply) 应急电源在市电突然中断时提供安全可靠的应急电力供应, 有效避免发生灾害时的人身伤亡和财产损失为原则。因此, 在设计EPS时应着重考虑其安全性、可靠性、适用性及合理性。包括:断电转换时间一般在毫秒级 (25ms) , 以保证供电的及时性;负载适应能力强, 包括电容性、电感性、混合型负载, 而且过载能力和抗冲击能力强;具有多路输出, 防止输出单一而形成的故障;具有消防联动和远程控制能力, 并可以手动与自动相互转换;另外, 要求其环境适应能力强, 能适用于各种恶劣环境, 有防止高低温、湿热、烟雾、灰尘、震动及鼠咬等措施, 而且报警功能齐全, 能及时提供各种异常状况的报警。

(二) EPS应急电源的工作原理

EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置, 作为消防应急电源系统, 当建筑物发生火灾时, 其作为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电, 其工作原理框图如图1所示, 工作原理如下:

(1) 当市电正常时, 由市电经过互投装置给重要负载供电, 同时进行市电检测及蓄电池充电管理, 然后再由电池组向逆变器提供直流能源。在这里, 充电器是一个仅需向蓄电池组提供相当于10%蓄电池组容量 (Ah) 的充电电流的小功率直流电源, 它并不具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时, 市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向用户的各种应急负载供电。与此同时, 在EPS的逻辑控制板的调控下, 逆变器停止工作处于自动关机状态。在此条件下, 用户负载实际使用的电源是来自电网的市电, 因此, EPS应急电源也是通常说的一直工作在睡眠状态, 可以有效的达到节能的效果。

(2) 当市电供电中断或市电电压超限 (±15%或±20%额定输入电压) 时, 互投装置将立即投切至逆变器供电, 在电池组所提供的直流能源的支持下, 此时, 用户负载所使用的电源是通过EPS的逆变器转换的交流电源, 而不是来自市电。

(3) 当市电电压恢复正常工作时, EPS的控制中心发出信号对逆变器执行自动关机操作, 同时还通过它的转换开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后, EPS在经交流旁路供电通路向负载提供市电的同时, 还通过充电器向电池组充电。

(三) EPS应急电源的应用

目前, 专门为消防应急措施而设计研制的EPS应急电源, 具有一定的先进性和实用性, 它可以实现微机监控和处理, 对消防应急照明、卷帘门、消防电梯、水泵、排烟风机等消防设施实现自动控制。此类产品多为高层建筑、机场、电信网络机房、医院、重要场馆等工程采用。具有以下特点:

(1) 电网有电时处于静态, 无噪音, 小于60d B, 不需排烟、防震处理。

(2) 自动切换, 可实现无人值守, 电网与EPS电源相互切换时间为0.1s~0.25s。

(3) 带载能力强, EPS适合电感性、电容性及综合性负载的设备, 如消防电梯、水泵、风机、应急照明等。

(4) 使用可靠, 在重要场合可以采用双机热备方式, 确保事故和火灾情况下供电可靠, 主机寿命可达20年以上, 电池5~10年以上。

(5) 适应恶劣环境, 可放置于地下室或配电室, 可以紧靠应急负载使用场所就地设置, 减少供电线路。

(6) 对于某些功率较大的用电设施, 如:消防水泵、风机, EPS可直接与电机相联变频启动后, 再进入正常运行状态。

(7) 应急备用时间, 标准型为60min (有延时接口) 。

(四) EPS应急电源与UPS电源相比的优势

一般用于精密仪器负载 (如电脑、服务器等IT业负载) 的不间断电源 (UPS) 供电方式, 其造价昂贵, 特别是在线式UPS, 其转换效率较低, 长期连续运行, 必然造成电能浪费, 实际上UPS适用于信息类负荷。EPS应急电源与UPS不间断电源的比较, 见表1。

(五) 结论

随着社会的进步和发展, 环境要求的不断提高, 消防意识也越来越被人们重视。EPS以其特有的优越性将被人们认识和采用, 在一个工程中, 它可以灵活的运用在消防供电回路末端、个别重要场合等多种情况。在选择应急电源上, 不再只局限于柴油发电机了, 因为它们各自的特点分别适用于不同的工程, 这将为整个社会的安全提供更有力的保障。

参考文献

[1]民用建筑电气设计规范[M].中国计划出版社, 1999.12.1.

[2]GB17945-2000国家标准 (消防应急灯具) .

[3]柳季, 徐晓鹏, 王海鸥.浅谈EPS消防应急电源的应用[J].消防科学与技术, 2003, 22 (3) :231-232.

[4]李成章.应急电源用的EPS和UPS[J].UPS应用, 2004, 8.

浅谈应急电源EPS的工作原理 第5篇

关键词：应急电源EPS,工作原理

1 应急电源EPS

应急电源EPS(Emergency Power Supply)是根据消防设施、应急照明、事故照明等一级负荷供电设备需要而组成的电源设备,产品由互投装置、自动充电机、逆变器及蓄电池组等组成。EPS应急电源系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置和系统控制器等部分。其中逆变器是核心,通常采用DSP或单片CPU对逆变部分进行SPWM调制控制,使之获得良好的交流波形输出;整流充电器的作用是在市电输入正常时,实现对蓄电池组适时充电;逆变器的作用则是在市电非正常时,将蓄电池组存储的直流电能变换成交流电输出,供给负载设备稳定持续的电力;互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换;系统控制器对整个系统进行实时控制,并可以发出故障告警信号和接收远程联动控制信号,并可通过标准通讯接口由上位机实现EPS系统的远程监控。应急电源在停电时,能在不同场合为各种用电设备供电。它适用范围广、负载适应性强、安装方便、效率高。采用集中供电的应急电源可克服其他供电方式的诸多缺点,减少不必要的电能浪费,在应急事故、照明等用电场所,它与转换效率较低且长期连续运行的UPS不间断电源相比较,具有更高的性能价格比。EPS应急电源主要用于建筑物发生火情或其他紧急情况下为应急照明等各种灯具提供集中供电的应急电源装置。

2 EPS的工作原理

EPS的工作原理,简单的来说,就是在市电正常时,应急电源向负载转送市电,同时进行蓄电池充电管理,逆变单元不工作,接到消防信号,将市电或应急电(市电故障时)强制送至负荷末端,市电发生故障时,自动转为应急供电,市电恢复或消防信号解除,应急电源恢复市电工作状态。一般由电网供电转为EPS应急电源供电及由EPS电源转为电网供电的切换时间不大于0.1秒-0.2秒。在电网供电正常时,EPS应急电源处于充电饱和状态(进人浮充电状态),耗电小于标称容量的0.1%。EPS应急电源采用单体逆变技术,集充电器、蓄电池、逆变器及控制器于一体。系统内部设计了电池检测、分路检测回路等主要部件,BK-YJ、BK-YJS系列智能化应急电源,采用后备式运行方式。

2.1 当市电正常时,由市电经过互投装置给重要负载供电,同时

进行市电检测及蓄电池充电管理,然后再由电池组向逆变器提供直流能源。充电器是一个仅需向蓄电池组提供相当于10%蓄电池组容量(Ah)的充电电流的小功率直流电源,它并不具备直接向逆变器提供直流电源的能力。市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向用户的各种应急负载供电。与此同时,在EPS的逻辑控制板的调控下,逆变器停止工作处于自动关机状态。在此条件下,用户负载实际使用的电源是来自电网的市电,因此,EPS应急电源也是通常说的一直工作在睡眠状态,可以有效的达到节能的效果。

2.2 当市电供电中断或市电电压超限(±15%或±20%额定输入

电压)时,互投装置将立即投切至逆变器供电,在电池组所提供的直流能源的支持下,此时,用户负载所使用的电源是通过EPS的逆变器转换的交流电源,而不是来自市电。

2.3 当市电电压恢复正常工作时,EPS的控制中心发出信号对

逆变器执行自动关机操作,同时还通过它的转换开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后,EPS在经交流旁路供电通路向负载提供市电的同时,还通过充电器向电池组充电。

2.4 除用于应急照明系统外,其中BK-YJS系列三相智能化变频

应急电源主要是为一级负荷中的电动机提供一种可变频的应急电源系统,该产品方便解决了电动机的应急供电及其启动过程中对供电设备的冲击影响。BK-YJS、BK-YJS系列智能化应急电源可接受消防联动信号、建筑智能总线信号控制,并可设定优先级,防止越级控制。

3 EPS在北京西站电力工程中应用

社会的信息化,建筑的现代化,使建筑对供电的依赖越来越大,尤其是一些重要的公共建筑,一旦中断供电,将造成重大的政治影响或经济损失,如果是发生火灾,后果就更不堪设想,因此应急电源作为独立于电网之外的备用电源,被广泛应用于各种建筑工程之中。以下就是EPS应急电源在北京西站行包库改扩建工程电力工程中的概况:在北京西站行包库,行包库的地上一层和地下二层内各设一间电力配电房屋,内设低压配电柜,为行包库内各用电负荷供电。其低压电源分别由北京西站行包库箱变电的低压母线段上接取,在市电正常时,由市电给重要负载供电。在地下行包库,EPS设备的设置为:设置火灾自动报警系统———在消防控制室设一台火灾报警控制器,在地下行包库及U行通道的设备及办公房间、行李存放区等设置智能型烟感、温感探测器,设置手动报警和电话插孔,在消火栓箱面板上设置消火栓启动按钮及指示灯。火灾应急广播与服务广播共用一套系统,在消防控制室设强切装置,当库内发生灾害时切换为火灾应急广播。根据EPS工作原理,市电正常时,进行蓄电池充电管理,逆变单元不工作,接到消防信号,将市电或应急电强制送至负荷末端,消防信号解除,应急电源恢复市电工作状态。通信设备、地下行包库照明及火灾报警、消防设施用电为一级负荷,其余为二、三级负荷。行包库内设置库房专用照明灯具,分组布置,采用两路正常照明电源均匀交叉供电,另设置应急照明供电回路,应急照明电源采用EPS集中供电装置,当两路正常照明电源均失去后,EPS自动提供AC220V电源,保证应急照明供电。消防泵、防火卷帘门等消防设备均采用两路电源末级切换的供电方式,有消防控制中心集中控制和就地控制设备的运行状态。此外,采用TN-S接地系统,PE线由变电所中性接地点处引至用电负荷端。电气设备的金属外壳接PE线保护,建筑物内的金属管道、构件等导电体做总等电位连接。

4 结语

对于当今高性能的智能建筑物来说,建筑的供电要求越来越高,系统供电的连续性及稳定性要求也使得应急电源及后备电源技术不断发展进步。EPS系统以其专业的设计在建筑物意外故障(供电中断,紧急抢险)的情况下,仍能保证整体安全系统正常运行,将会得到越来越多的重视。

参考文献

[1]马宁丽.EPS应急电源的原理和应用[J].大众科技,2008(1).

基于PWM整流器的新型EPS电源 第6篇

GB5004595 (2001年版)规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。”常用的应急电源有下列几种：(1)独立于正常电源的发电机组;(2)供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路;(3)蓄电池。应急电源包括柴油发电机组、EPS和UPS。EPS尤其适用于当高层建筑消防设施没有第二路市电，又不便于使用柴油发电机组的场合。PWM整流器具有功率因数可为“1”，交流侧电流为正弦波和电能可以双向传输等优点。下面先介绍PWM整流器的工作原理，再提出把充电电路与逆变电路集为一体的新型EPS电源。

2. PWM整流器工作原理

PWM整流器采用全控型开关管取代传统的半控型开关管或二极管，以PWM斩控整流取代了相近整流或不控整流，具有以下几大优良性能：

(1)交流侧电流这正弦波。

(2)交流侧功率因数可控(如单位功率因数控制)。

(3)电能双向传输。

(4)较快的动态控制响应。

显然，由于电能的双向传输，PWM整流器不是传统意义上的AC/DC变换器。当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态，作为整流器工作;而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于逆变状态，作为逆变器工作，所以PWM整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器。PWM整流器模型电路图如图(1)所示：

其中E为电网电压，L是网侧电感，R是网侧等效电阻。交流侧电压具有如下关系：

E=VL+RI+V (V为整流桥交流侧电压)

在稳态条件下，各电压的矢量关系如图(2)所示：

电网电压E作为实轴坐标系，即有功分量。从图上可知，RI, VL都是由电流I决定的。控制电流矢量I与E的夹角φ就可以进行网侧功率因数控制，当电流矢量I在第一、四相限时，有I*E*cosφ>0, PWM整流器吸收电网有功功率，此时PWM整流器是真正意义的整流器;当电流矢量I在第二、三相限时，有I*E*cosφ<0, PWM整流器则向电网提供有功功率，此时，PWM整流器则是逆变器。只要控制电流I的大小和φ，就可以控制PWM整流器的工作状态(整流/逆变)和功率因数。电流|I|一定时，|VL|也一定，忽略R的影响，电压矢量关系如图(3)所示：

Φ=0 (整流) ;φ=π (逆变)

3. 传统的EPS应急电源

3.1 应急电源

工程供电设计中对于一二类重要负荷需要考虑供电连续性的措施，除了双电源、双回路供电外，还配有应急电源。应急电源是与电网在电气上独立的各种电源，包括柴油发电机组和蓄电池，其中蓄电池又分为EPS和UPS。柴油发电机组作为传统的备用应急电源，输出功率大，供电时间长，但切换时间相对较长，有噪音干扰，供电质量不高，成本高，广泛应用于宾馆、饭店及其它重要负荷的供电场所。UPS是在电网正常供电时，电网经过整流电路给蓄电池浮充，同时，逆变电路工作，给负载提供电能，当电网异常时，逆变电路继续工作，切换时间小于10ms，由于UPS一直处于工作状态，效率约为80%90%，成本比较高，主要应用于银行、证券和电信等重要场合。

3.2EPS

EPS应急电源是以CPU为核心，加上整流充电模块、逆变放电模块、旁路切换模块和蓄电池组成的智能供电模块，采用高电子集成模块化结构的强弱电一体化系统，是一种高科技环保产品。它在紧急的情况下作为重要负荷的第二或第三电源供给，可望替代不少场合的柴油发电机组和UPS。它采用智能芯片控制，维护简单，自动操作，市电异常时，即市电小于187V或高于242V，自动切换，切换时间小于0.5s，可无人值守;采用IGBT逆变桥PWM控制，供电电压稳定，逆变频率稳定，波形好;平时处于睡眠状态(浮充)，逆变桥不工作，电能损耗小，放电效率高。它主要适用于电梯、消防、安防、应急照明、医院手术室和实验室等重要场合。传统的EPS采用后备式结构，如图(4)所示：

从图中可以看出，充电电路与放电电路是分开的，当市电正常供电，切换开关Ks接通市电，应急电源处于整流状态，蓄电池浮充，逆变电路不工作。当市电异常时，切换开关接通逆变电路，应急电源进入逆变状态，并停业充电;同时，检测蓄电池组端电压，当端电压小于放电终止电压时，蓄电池放电完毕，停业放电。再加上蓄电池组过压、欠压保护;输出交流过压、过流、高温、短路保护等功能就组成了传统EPS应急电源的全部功能。

4. 新型EPS应急电源工作原理

根据传统的EPS应急电源，任何时候充电电路与逆变电路都只有一个电路工作，是一种互斥关系，而且需要配置两套驱动电路，分别驱动整流桥和逆变桥。在结构上有一定的臃肿，控制复杂，功耗高，成本高。充电电路与放电电路都是由IGBT及二极管组成的桥路，它们的驱动电路都是由IGBT驱动芯片及其一些外围电路组成，结构完全相同。如果可以把充电、放电两部分电路合为一体，则结构简化，控制简单化，系统可靠性也相对提高，更重要的是产品成本低，功耗也相对减少一半。而PWM整流器则提供了理论依据，这两者都就是设计新型EPS应急电源的出发点。

4.1 新型EPS工作原理

新型的EPS应急电源工作原理如图(5)所示：

从图中可以看出，它也是后备式电源。只是在结构上“充电电路”与“逆变电路”合并为一个“整流/逆变桥”，比传统的EPS应急电源简单。其中，整流逆变桥是PWM整流器。具体的工作原理是这样的：当市电正常时，Ks合并，即市电同时给负载和电池供电，PWM整流器工作于整流状态，蓄电池浮充。当市电异常时，为了防止电能回馈电网，Ks断开，由电池给负载供电，PWM整流器工作于逆变状态，蓄电池放电。同时，检测蓄电池端电压，直到端电压下降到放电终止电压时，即蓄电池放电完毕，自动关闭PWM整流器。重新充电才能重新使用。由于PWM整流器能够控制功率因数，因此给定电流信号应与电网电压同相(整流)，或者反向(逆变)，可以单位功率因数控制，净化电网，提高效率。

4.2 系统结构

新型EPS具有传统EPS应急电源的功能，各种报警、参数设置与显示和通讯功能等。新型EPS还可以对蓄电池进行更全面的监控，如单节电池电压检测，容量检测，更理想的充电过程等。系统结构框图如图(6)所示：

4.2.1 辅助电源

PWM整流器担任了两重任务，给蓄电池充电与放电，为了能够持续工作，驱动电路绝不能出现断电现象。开机时，首先“辅助电源1”给驱动电路供电，蓄电池充满电后，“辅助电源2”同时给驱动电路供电，以防电网突然停电。市电异常时，“辅助电源1”自然也断电，但是“辅助电源2”照常供电，不会影响PWM整流器的工作。

4.2.2 电量检测

在EPS工作期间，我们应同时检测以下几个电量(电流或电压)：

(1)市电电压E，以便决定PWM的工作状态。

(2) PWM整流器交流侧电压V，作为逆变时输出电压的反馈信息。

(3) PWM整流器交流侧电流I，用于功率因数控制，以及作为整流时电流内环的反馈信息。

(4)蓄电池端电压Vdc，作为整流时电压环外环的反馈作息，也对蓄电池进行各种操作的依据(恒流充电，恒压充电，浮充，停止放电)。

(5) PWM整流器直流侧电流I′，蓄电池容量检测的主要参数，蓄电池容量为放电电流与放电时间的乘积。

4.2.3 容量检测

蓄电池在使用过程中，容量是不断下降的，当电池容量衰减至初始值的80%时，进入快速失效期，容量衰减加快，普遍认为容量低于初始值的80%的蓄电池为失效电池。若没有发现失效电池而继续使用，将埋下安全隐患。可见电池容量是很重要的一个参数，应不定期检测。进行容量检测时，控制放电电流I′为一指定的恒定值，并计时，当电蓄电池电压下降到放电终止电压时，即放电完毕，停止放电和计时，并立刻对蓄电池充电。

4.2.4 工作状态切换

由于该EPS电源添加了蓄电池容量检测功能，此时，PWM整流器工作于有源逆变状态，那么PWM整流器就有三个工作状态：整流，有源逆变和无源逆变，它们之间的关系如下：

(1）市电正常时

整流：依次给蓄电池恒流充电、恒压充电和浮充，控制对象是PWM整流器直流侧电压和交流侧电流波形。

有源逆变：容量检测时间到，控制对象是PWM整流器直流侧电流和交流侧电流波形。

(2）市电异常时

无源逆变：断开开关Ks，控制PWM整流器交流侧电压为220V，电流为正弦波，频率为50HZ。

4.2.5 控制电路

这是EPS应急电源的控制核心部分，实现各种工作状态的切换控制，以及各种控制算法。对各种采样进行转换和存储，键盘输入信息能够修改程序中的参数，并把一些重要变量的实时值送给显示单元，还能进行各种必要声光报警，有需要时，还得与上位机进行通信，实现更为友好的人机交互界面，或者远程通讯，实现远程监控与管理。

5. 结语

根据PWM整流器能够双向传输能量并且同时进行功率因数校正，把传统EPS充电功能与逆变功能统一由一个PWM整流器完成，控制还是由一片智能芯片完成，同时增加了单位功率因数控制和电池容量检测功能，降低了系统的功耗和成本，功能却更加强大。因此，新型EPS应急电源具有更广泛的应用前景，是应急电源研究和开发的一个重要方向。

摘要：EPS作为一种可靠的绿色应急供电电源, 在社会发展过程中的作用不断增大, 对它的研究也愈加深入。本文针对传统的EPS充电电路与逆变电路分开的现状, 提出了一种新型的基于PWM整流器的EPS电源, 使两者合为一体, 降低成本, 提高系统的可靠性, 具有广泛的应用前景。

关键词：PWM整流器,EPS应急电源,工作原理

参考文献

[1]伍永华.阀控式铅酸蓄电池运行维护分析.安全用电, 2005, 5:35-36.

[2]李立伟.邹积岩.蓄电池在线监测系统的设计与实现.电工技术杂志, 2002, 11:7-9.

[3]卢其威等.一种新型三相应急电源 (EPS) 的研制.电气应用, 2005, 24 (7) :74-76.

[4]陈志萍.应急电源.科技情报开发与经济, 2004, 14 (11) :323-324.

[5]任红.EPS智能应急电源系统的应用.建筑电气, 2003, 2:18-19.

[6]王坤林等.基于高频整流模式新型EPS及工作原理分析.计算技术与自动化, 2007, 2 (26) :33-35.

EPS电源装置 第7篇

1 电路结构与原理

EPS2A200硬件由2块电路板组成 (见图1) , 一块微机控制电路板, 一块开关功率变换电源板, 电路板上标有元件标号和测试点。微机控制电路板主要以80C31微处理器为核心, 包括RAM、ROM、字符液晶显示器、键盘、RS232接口、开关功率变换电源板的控制和数据接口等组成。

1.开关功率变换电源板;2.微机控制电路板;3.全桥开关功率变换器;4.F1 1.6A保险丝

开关功率变换电源板主要由2个开关电源组成。一个由U7 (UC3845) 开关控制芯片[1]、Q2 (VMOS管) 和T1开关变压器组成的反激电源变换器。经T1变压器变压和隔离, 由CR2整流管为自身提供18V工作电压, 再由U3 (7812) 提供12V电压, U4 (7805) 提供5V电压, 为全桥开关功率变换器控制电路和微机控制电路提供工作电源。另一个是电泳电源的核心, 全桥开关功率变换器[2], 其输出电泳需要的工作电压、电流和功率。主要由U11 (TL594) 开关控制芯片[3], Q3、Q4、Q6、Q8 VMOS开关管, T2开关变压器和CR5～CR8整流管等组成。2个开关电源的功率电压经由市电220V整流和LT1249功率因数控制器[4]输出的380V直流提供。

全桥开关功率变换器的控制通过数字模拟变换器控制开关控制芯片实现。开关功率变换电源板上的U2 (LT1298) 串行的模拟数字变换器, 采集全桥开关功率变换器的输出电流, 输出到微处理器, 经过计算, 再由U8 (LT1452) 串行的数字模拟变换器输出电压控制信号, 通过U11开关控制芯片, 控制全桥开关功率变换器的电压, 实现三恒输出。

2 开关功率变换电源板测试点

测试点数据是鉴别电路故障点重要依据, 该电源微机控制板和开关功率变换电源板都有许多测试点 (见表1) , 由于故障主要集中在开关功率变换电源板上, 所以只列出开关功率变换电源板上测试点。值得注意的是, 出于安全考虑, 该电路有3个地线[5] (参考点) , 市电安全地 (接外壳) 、反激电源和全桥开关功率变换器的功率地线、以及全桥开关功率变换器控制和微机控制电路板地线, 3个地线分别用电容隔离, 所以不同电路测试点要对应该电路的参考点。

3 自检与常见故障诊断

EPS2A200次开机后自动进行自检, 包括微处理器、RAM、ROM、面板上LED、LCD液晶显示器、报警器、电压、电流等, 如哪项没通过, 自动给出故障提示。自检以外的故障, 还可通过面板和显示器提示, 作进一步诊断 (见表2) 。

4 全桥开关功率变换器维修

EPS2A200自检通过后, 按START键, LCD提示输出短路, 往往是全桥功率变换器VMOS管损坏或者F1保险丝烧断。这个问题有点迷惑, 可能产生误导, 原来总觉得输出哪有短路, 几经折腾才确证只要380V没有加到全桥功率变换器, 就会提示短路故障。我们曾几次解决F1保险丝烧断和VMOS管损坏的故障。故障主要原因可能是输出过载、市电脉冲干扰和电压提高、温度过热、VMOS管老化等, 功率变换器是开关电源中最容易出故障的地方, 工作电压高和输出电流大的功率变换器就更容易损坏, 一般有经验的工程师往往首先检查开关电源功率变换器, 经常会起到事半功倍的效果。

380V直流电压经R91～R95 5个1Ω (1W) 串联限流电阻和F1 1.6A保险丝加到全桥变换器, 全桥功率变换器的4个开关管为IRF830增强型N沟道VMOS场效应管, 它们在电路板上的位置 (见图1) 。先易后难是维修的基本原则, 首先检测TP6 380V直流电压, 一般全桥开关变换器损坏不会连带该电压, 然后再检测F1的输出, 如果F1检测不到380V, 说明F1烧断, 要注意R91～R95 5个限流电阻也可能同时烧断, 如果换F1保险不解决问题或者再烧保险, 一般是全桥功率变换器的VMOS管损坏, 我们几次检修, 都是由于IRF830 VMOS管短路所致, 更换VMOS管即解决问题, 但更换VMOS管时, 要注意严格配对, 否则容易再损坏。

用指针万用表可以简单鉴别IRF830 N沟道增强型VMOS场效应管的好坏[6], 图2为IRF830的管脚。首先将VMOS管3个管脚短路, 黑表笔接漏极, 红表笔接源极, 用万用表R1kΩ挡测得电阻应无穷大, 如果为零, 说明VMOS管短路。再用万用表R10kΩ挡 (内置有9V或15V电池) , 把黑表笔接栅极 (G) , 红表笔接源极 (S) , 给栅、源极之间充电, 此时万用表指针有轻微偏转。再改用万用表R1Ω挡, 将黑表笔接漏极 (D) , 红笔接源极 (S) , 万用表指示值若为几欧姆, 则说明场效应管是好的。

5 结论

没有电路图和维修资料的检修是一件很困难的事, 需要一些电学知识和经验。由于电源内有危险电压, 要求维修人员要有电气安全知识。本文在维修实践中, 总结的测试点和面板提示检修方法与全桥开关功率变换器常见故障的维修经验简单易行, 可供同行参考和借鉴, 希望提高用户的自主维修能力, 减少维修费用。

参考文献

[1]徐维.基于UC3845的单端反激DC/DC变换器的研究.微计算机信息, 2010, 26 (6-2) :182-183

[2]张占松, 蔡宣三.开关电源的原理与设计.北京:电子工业出版社, 1998

[3]王亚君.电压驱动型脉宽调制器件TL494特性研究.沈阳师范大学学报 (自然科学版) , 2003, (4) :266-269

[4]钟利平, 刘成芳.功率因数控制器LT1249及其应用.电子技术, 1996, (6) :27-30

[5]赵晓光, 薛燕.分析仪器实验室的接地系统.现代仪器, 2011, (17) 4:14-16, 19