他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UPS。采用智能芯片控制,维护简单,自动操作,市电异常时,一般指市电小于187V或高于242 V,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。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1所示。
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,应急电源进入逆变放电过程,并停止充电;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,停止放电。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。
电网电压同相(整流),或者反向(逆变),实现单位功率因数控制,净化电网,提高效率。
3 新型EPS应急电源工作过程及仿真
新型EPS的功能应该满足传统EPS的功能和蓄电池的充电要求。这里所说的蓄电池是指阀控铅酸蓄电池。蓄电池理想充电电流是指数下降的。一般情况下,蓄电池的充电过程可分恒流充电,恒
压充电和浮充三个过程。当市电异常时,蓄电池放电给负载供电,PWM整流器进入逆变放电状态,即无源逆变过程。
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。电池容量检测是至关重要的。根据PWM整流器能量双向传输的优点,可以采用放电法进行容量检测,并把所放出来的电放回电网,既安全,又高效。具体的过程是这样的:
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,具有以下几大优能:
(1) 交流侧电流正弦波;
(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整流器就已经不是传统意义上的AC/DC变换器了,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,PWM整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器。具体工作原理不做详细介绍。