ups電源工作原理和維修技巧

　　為了保證計(jì)算機(jī)的正確、安全運(yùn)行，我們對(duì)供電電源提出了越來越嚴(yán)格的要求，而UPS就是針對(duì)這一要求而設(shè)計(jì)發(fā)展普及起來的一種供電系統(tǒng)（Uninterruptible Power System）稱為“不間斷電源系統(tǒng)”或“不停電供電系統(tǒng)”簡(jiǎn)稱UPS?，F(xiàn)在不間斷電源，在計(jì)算機(jī)的外圍設(shè)備中已經(jīng)從一個(gè)不是很受重視的角色迅速演變成為互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備及電子商務(wù)的保衛(wèi)者。那么ups電源原理和維修技巧是怎樣呢？我們來看下。

　　一、ups電源工作原理

　　UPS不間斷電源立即轉(zhuǎn)入電池逆變狀態(tài);為防止市電來回切換，只有當(dāng)市電恢復(fù)到170～270V時(shí)， UPS才轉(zhuǎn)入市電逆變狀態(tài)。市電頻率的偵測(cè)與控制偵測(cè)市電頻率的目的是作為逆變鎖相的依據(jù)，通過調(diào)整逆變的過零點(diǎn)調(diào)整逆變相位，使在市電狀態(tài)下的逆變輸出與市電輸入基本同頻率、同相位。市電開機(jī)時(shí)，UPS偵測(cè)輸入市電的頻率作為逆變輸出的頻率;電池狀態(tài)下開機(jī)時(shí)，逆變輸出的頻率以上次輸出的頻率來設(shè)定。

　　當(dāng)市電正常時(shí)，執(zhí)行鎖相，逆變頻率先追市電頻率，頻率相同后再追蹤相位，通過變動(dòng)逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相后，逆變和市電的相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。當(dāng)市電頻率超出47～53Hz范圍時(shí)，UPS不執(zhí)行鎖相，立即轉(zhuǎn)入電池逆變狀態(tài)，只有當(dāng)市電頻率回復(fù)到48～52Hz時(shí)，UPS再執(zhí)行鎖相，并轉(zhuǎn)入市電逆變狀態(tài)。

　　三角波發(fā)生器CPU送出的38.4kHz方波，經(jīng)由運(yùn)算放大器組成的二分頻電路后，變成19.2kHz的方波，再經(jīng)積分器積分成三角波。標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器CPU送出以128點(diǎn)平均分割的模仿正弦波，經(jīng)過二階低通濾波器濾波后，生成標(biāo)準(zhǔn)正弦波。PWM信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)正弦波與逆變輸出電壓的正弦波反饋信號(hào)進(jìn)行比較，其結(jié)果被三角波切割，生成PWM信號(hào)。逆變電壓調(diào)整CPU每16ms讀取一次逆變電壓值，并與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，當(dāng)差值高于10V時(shí)，CPU立即調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)正弦波，從而調(diào)整PWM信號(hào)，使輸出電壓相應(yīng)加減5V，以縮小差值;當(dāng)差值低于10V時(shí)，CPU累積差值，當(dāng)累積值達(dá)到30V時(shí)，CPU調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)正弦波，使輸出電壓相應(yīng)加減2V。

　　CPU的A/D讀取CPU每半周期讀一次電池電壓、正負(fù)BUS電壓和機(jī)內(nèi)溫度，每隔8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦波點(diǎn)讀一次市電電壓、逆變電壓和逆變電流（在每個(gè)周期開始，CPU變更讀點(diǎn)的初始位置，使每隔8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦波點(diǎn)讀一次，通過128個(gè)點(diǎn)的A/D讀取達(dá)到掃描效果，讀取值存入RAM內(nèi)）。

　　二、電源工作過程

　　當(dāng)市電正常220Vac時(shí)，直流主回路有直流電壓輸出，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時(shí)市電對(duì)電池充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長(zhǎng)鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過200%額定負(fù)載）時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)前面空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關(guān)，重新開機(jī)即開始恢復(fù)工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運(yùn)行，電源在開機(jī)前，首先計(jì)算負(fù)載容量。FR-UK型不間斷電源（標(biāo)稱額定功率）80%的阻性負(fù)載設(shè)計(jì)負(fù)載能力，一般帶計(jì)算機(jī)負(fù)載時(shí)可承受的按下式估算：

　　∑i=1 n Pi≤P

　　其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個(gè)負(fù)載伏安數(shù)

　　每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每臺(tái)操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客戶機(jī)及服務(wù)器：220V*1.5A=330VA 則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6？90VA 6？90VA/0.8=8112VA

　　因此，采用10KVA的不間斷電源比較合適。

　　三、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

　　1 、UPS電源系統(tǒng)開、關(guān)機(jī)

　　1.1 第一次開機(jī)

　　（1）按以下順序合閘：儲(chǔ)能電池開關(guān)→自動(dòng)旁路開關(guān)→輸出開關(guān)依次置于“ON“。 （2）按UPS啟動(dòng)面板“開”鍵，UPS電源系統(tǒng)將徐徐啟動(dòng)，“逆變”指示燈亮，延時(shí)1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉(zhuǎn)為逆變供電，完成開機(jī)。

　　經(jīng)空載運(yùn)行約10分鐘后，按照負(fù)載功率由小到大的開機(jī)順序啟動(dòng)負(fù)載。

　　1.2 日常開機(jī)

　　只需按UPS面板“開”鍵，約20分鐘后，即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定工作后，方可打開負(fù)載設(shè)備電源開關(guān)（注：手動(dòng)維護(hù)開關(guān)在UPS正常運(yùn)行時(shí)，呈“OFF”狀態(tài)）。

　　1.3 關(guān)機(jī)

　　先將電腦或其它儀器關(guān)閉，讓UPS空載運(yùn)行10分鐘，待機(jī)內(nèi)熱量排出后，再按面板“關(guān)”鍵。

　　2、UPS電源系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)

　　UPS電源系統(tǒng)因其智能化程度高，儲(chǔ)能電池采用了免維護(hù)蓄電池，這雖給使用帶來了許多便利，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，才能保證使用安全。

　　（1）UPS電源主機(jī)對(duì)環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內(nèi)清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會(huì)引起主機(jī)工作紊亂。儲(chǔ)能蓄電池則對(duì)溫度要求較高，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25℃，平時(shí)不能超過+15℃～+30℃。溫度太低，會(huì)使儲(chǔ)電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％。其放電容量會(huì)隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長(zhǎng)期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。

　?。?）主機(jī)中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。特別是對(duì)電池組的參數(shù)，會(huì)直接影響其使用壽命，但隨著環(huán)境溫度的改變，對(duì)浮充電壓要做相應(yīng)調(diào)整。通常以25℃為標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時(shí)，浮充電壓應(yīng)增加18mV（相對(duì)于12V蓄電池）。

　　（3）在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時(shí)，應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)UPS電源，應(yīng)先關(guān)斷各負(fù)載，等UPS電源系統(tǒng)起動(dòng)后再開啟負(fù)載。因負(fù)載瞬間供電時(shí)會(huì)有沖擊電池，多負(fù)載的沖擊電流和加上所需的供電電流會(huì)造成UPS電源瞬間過載，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。

　　（4）UPS電源系統(tǒng)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(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行。但工作性質(zhì)決定了UPS電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載，即使是在基本滿載狀態(tài)下工作，都會(huì)造成主機(jī)出故障，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。

　?。?）自備發(fā)電機(jī)的輸出電壓，波形、頻率、幅度應(yīng)滿UPS電源對(duì)輸入電壓的要求，另外發(fā)電機(jī)的功率要遠(yuǎn)大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不滿，將會(huì)造成UPS電源工作異?；驌p壞。

　?。?）由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險(xiǎn)，因此裝卸導(dǎo)電聯(lián)接條、輸出線時(shí)應(yīng)用安全保障，工具應(yīng)采用絕緣措施，特別是輸出接點(diǎn)應(yīng)有防觸摸措施。

　　（7）不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測(cè)試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。過高的電壓或電流可能會(huì)造成電池的熱失控、電壓、電流過小會(huì)造成 電池虧電，這都會(huì)影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

　?。?）在任何情況下，都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)中或是放電檢修中，通常 放電達(dá)到容量的30％～50％就可以了。

　?。?）對(duì)電池應(yīng)避免大電流充放電，雖說在充電時(shí)可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大，溫升越高，嚴(yán)重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。

　　3、常維護(hù)與檢修

　?。?）UPS電源在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)會(huì)將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會(huì)引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警，大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí)，檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。

　　（2）雖說儲(chǔ)能電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測(cè)比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變，這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。

　　a.儲(chǔ)能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí)，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。

　　b.核對(duì)性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對(duì)落后電池處理后再作核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。

　　c.平時(shí)每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對(duì)標(biāo)示電池應(yīng)定期測(cè)量并做好記錄。

　　d.日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測(cè)電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動(dòng)，腐蝕現(xiàn)象、檢測(cè)連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常。

　　e.免維護(hù)電池要維護(hù)，不是什么無稽之談，應(yīng)從廣義的維護(hù)立場(chǎng)出發(fā)，做到運(yùn)行、日常管理的周到、細(xì)致和規(guī)范性，保證設(shè)備（包括主機(jī)設(shè)備）保持良好的運(yùn)行狀況，從而延長(zhǎng)使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這就是電池維護(hù)的目的，也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和進(jìn)行規(guī)則。

　　（3）當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機(jī)還是電池組。雖說UPS主機(jī)有故障自檢功能，但它對(duì)面而不對(duì)點(diǎn)，對(duì)更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測(cè)工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。

　　（4）對(duì)主機(jī)出現(xiàn)擊穿，斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng)，否則會(huì)接連？生相同的故障。

　　（5）當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對(duì)不能恢復(fù)和修復(fù)的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì)對(duì)整組電池帶來不利影響。對(duì)壽命已過期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到主機(jī)。

　　四、UPS使用中常見故障及排除