UPS及其電梯應用前景

侯攀

（克拉瑪依市特種設備安全檢驗所，新疆 克拉瑪依 834000）

UPS及其電梯應用前景

侯攀

（克拉瑪依市特種設備安全檢驗所，新疆 克拉瑪依 834000）

本文簡介了UPS的基本原理與結構，以及在電梯中UPS的主要使用場合以及UPS的系統工作狀態。

電梯；不間斷電源；UPS

在電梯中，不間斷電源UPS很多用于應急對講與照明等停電應急裝置。不間斷電源UPS在輸入電源中斷時可立即供應電力，不僅如此，在電源輸入正常時，也可對品質不良的電源進行穩壓、穩頻、抑制浪涌、濾除噪聲、避免干擾等以提供負載穩定純凈的電源。

1 UPS基本結構功能

UPS的名稱來自不間斷電源系統Uninterruptible Power System的英文簡稱。UPS是一種含有儲電裝置即蓄電池，以整流器、逆變器、旁路回路部分為主要組成部分的，可以保持恒電壓恒頻率的電源設備。在機電設備中不間斷電源系統（Uninterruptible Power System以下簡稱UPS）不間斷電源主要應用于自動控制場合或需要持續供電場合中，對設備進行供電，因其對電流穩定性要求較高。

目前工程中的UPS都采用AC變DC變AC變換器即交直交模式變換。第一級變換即為交流變直流（AC-DC）模式變換需要采用整流器，把三相輸入交流電源變換成直流電壓。此變換后的直流電壓同時也作為蓄電池充電，以及后續的逆變器變換部分提供電源。當甲流輸入消失時，由電池作為儲能元件，繼續提供電源。逆變器采用直流變交流（DC-AC）模塊，即把直流電壓變換回交流電壓。

UPS通過它本身的結構及特點，可以為重要性負載提供有保證的電源供應。它輸出的電源具有穩定持續的優勢，且其輸出的正弦波不含電網中的各種雜波，并且其幅值和頻率都在嚴格的電源質量范圍內。并且由于其包含后備電源電池，在需要的時候，它有不間斷供電的作用，提供整流后的直流電源確實的替代，向負載供電，十分可靠。

圖1為單機UPS的基本結構原理圖。

在系統正常運行時，整流器（AC變DC）功能模塊和逆變器（DC變AC）功能模塊，二者同時工作，給負載進行供電。同時對電池充電。并且當電池電量，已經滿電時即處于浮充狀態。當輸入的電源處于異常狀態時，整流器即交流變直流模塊不再工作。改由儲能電池經逆變器即直流變交流模塊向負載供電。由蓄電池維持UPS供電的正常，直至儲能電池電壓降到終止電壓，即視為電池電量消耗殆盡而關機，此時間的長短取決于蓄電池的容量和UPS所帶負荷的大小。在逆變即直流變交流轉換停止時，UPS主機退出運行，系統會切換至旁路工作。并且旁路的作用是在UPS維護關機時，可以通過維修旁路，給負載直接提供旁路輸入的電源。

圖1 UPS基本結構原理圖

2 系統主要工作狀態介紹

2.1 正常運行的狀態

當UPS處于正常運行的狀態。也即當UPS輸入電源正常，并且系統運行正常時，整流模塊和逆變模塊均工作，逆變模塊輸出相連于負載，蓄電池不輸出電量。且電池在直流逆變的電壓下處于浮充狀態。

在重要工程的UPS應用場合，也可以使用兩臺UPS并機運行的策略。由兩UPS單機的輸出端并聯在一起。此并聯系統會檢查各逆變模塊控制電路的輸出電源是否相互同步。并且與輸入旁路的頻率及相位也處于同步，與此同時，此并聯系統中，每臺各自的輸出電壓也是完全相同。負載的供電，符合分配的控制自動由各UPS單機均衡的分別承擔。UPS系統會自動，在同步完全自動化，并且可以有界面顯示相應的過程信息和報警信息。

同步過程結束并成功后，UPS的顯示會恢復正常指示，此時表示UPS工作狀態正常。

2.2 無輸入電源

如UPS輸入電源確實，或者供電電源不正常。此時整流模塊將會自動停止工作，改由儲能電池供電。逆變器模塊由儲能電池供電，可以達到繼續進行工作的目的。最終工作持續時間的長短取決于負載電流與功率的大小，以及儲能電池的電源容量，最終直至儲能電池放電至終止電壓，電量耗盡。在此期間，如市電即輸入電源仍未恢復正常，并且蓄電池的在線電壓已下降到了放電終止電壓，逆變器會停止運行，UPS的操作控制界面會顯示相應告警信息或警報。此時UPS已處于停機狀態，當輸入電源恢復需再次啟動UPS時，需重新手動啟動逆變器。

而在在電池電壓并未降低至放電終止電壓，UPS逆變模塊未停止工作時，輸入電源的中斷和恢復都不會中斷對負載的供電。即當中途來電后，UPS系統會自動切換至正常運行狀態。

2.3 輸入電源恢復正常

當UPS的輸入電源，在UPS系統允許的時間內恢復正常后。這種情況下，將自動啟動整流器模塊，即交流變直流模塊。從而重新給逆變器即直流變交流模塊供電，并且對儲能電池進行充電。在這種情況下，UPS系統所帶負載的供電持續，不會中斷。

2.4 儲能電池更換退出

在需將儲能電池退出UPS系統，一般是進行維護保養或更換的情況下，位于UPS電池組柜有電池開關的，開手動操作開關，通過開關將儲能電池，與其相關的整流器模塊，包括逆變器模塊進行物理分離。此時，除輸入電源停電時，的儲能電池猶如使用的功能以外，UPS系統的其它功能及輸出供電的所有穩態性都持續，不受影響。

2.5 UPS系統故障

如果出現逆變器模塊故障，UPS系統會自動將負載電力供應切換到由旁路供電，確保輸出電源不中斷。但在這種情況下，應仔細查找故障，分析報警信息，確認故障原因。確定逆變器模塊工作停止，是由于逆變器不同步導致，或自身故障，以及其它原因，并及時進行相應的處理。

雙機并聯的UPS系統，其中的某個單臺UPS系統如果發生故障，此單臺UPS會自行將此單機退出并聯系統。此時，如果并聯系統中剩余的單臺UPS主機有能力，可以穩定供應輸出負載的要求。這種情況下此UPS系統將繼續給輸出負載持續供電，從而達到，保證負載電源持續不中斷的目的。但是如果剩余的單機UPS能力不足，其輸出不足以能夠穩定供應負載的要求。這種情況下，輸出負載將被切換到旁路電源供電，一般無需手動干預，UPS會盡力滿足輸出負荷。

2.6 負荷過大

逆變器模塊輸出過載時，即超出UPS系統的電流與容量，UPS系統不能滿足負載供電要求時，UPS系統會將逆變器模塊退出運行，這種情況下，UPS的開關會自動將負荷切換到旁路電源供電，同樣無需手動敢于，保證負載的需求被滿足，不被中斷。

如過載的電流降低，并且下降到符合UPS供電電流能力允許范圍內。這種情況下，UPS并聯系統能夠滿足負載需求時，輸出負荷將被切換回逆變器模塊供電。此時UPS系統會提供相應的告警信息顯示，便于操作查看。

2.7 切換維修旁路狀態

部分UPS系統具有切換至維修旁路的功能?？梢宰尮ぷ魅藛T在UPS系統進行維保以及檢修，或其它需停止的情況下將其投入使用，由此可以保證持續地給負荷提供電能，確保負荷不失去電力供應。與此同時UPS系統的主機可完全退出并停止工作，然后工作人員可以安全的進行后續的UPS系統主機檢查或維修。

3 結語

不間斷電源UPS是一種使用范圍很廣泛的保障電力供應的設備。在重要的電梯設備上，除了應急對講與照明等停電應急裝置可以考慮使用UPS提供不間斷動力電源。通過對不間斷電源的容量和最大工作電流等參數合理選型，投入使用后當電梯在停電后，可以繼續在設計的一定時間內以正常速度運行。可以說UPS在電梯系統中有一定的應用前景，有其不可替代的優勢。

[1] 馮圣華. 淺論電梯電氣控制發展[J]. 科技資訊，2009(21).

[2] 芮靜康主編.電梯電氣控制技術[M]. 中國建筑工業出版社，2005.

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1671-0711（2016）12（下）-0152-02