直流UPS系統(tǒng)研究

宋剛

摘? 要：隨著自動化程度不斷提升，自動化設(shè)備的供電可靠性同樣需要進(jìn)一步提升并引起重視。特別是斷電后設(shè)備的復(fù)位，信息的追蹤等尤為關(guān)鍵，此時不間斷供電電源可以滿足客戶現(xiàn)場的需求;但是由于輸入電壓的不同，分為交流UPS和直流UPS，文章重點(diǎn)介紹了直流UPS的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：交流UPS;直流UPS;MTBF

中圖分類號：TN86? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）14-0065-02

Abstract： With the continuous improvement of the degree of automation， the power supply reliability of automation equipment also needs to be further improved and attracted attention. Especially after the power outage， the reset of the equipment and the tracking of the information are particularly crucial. At this time， the uninterruptible power supply can meet the needs of the customer site. However， due to the different input voltage， it is divided into AC UPS and DC UPS. This paper mainly introduces the characteristics of DC UPS.

Keywords： AC UPS; DC UPS; MTBF

引言

UPS即Uninterruptible Power Supply，不間斷供電的電源。對于精確控制系統(tǒng)來說，是不希望供電系統(tǒng)出現(xiàn)突然失電。例如：汽車生產(chǎn)線的機(jī)器人操作平臺，如果控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)突然失電，生產(chǎn)線的機(jī)器人需要手動復(fù)位，顯然有悖于智能化發(fā)展。因此不間斷電源對于重要負(fù)載來說至關(guān)重要。

UPS從供電的類型上看可分為交流UPS和直流UPS。交流UPS又可以分為雙變換型（double conversion ups），冷備用型（passive standby ups）和市電交互型（line interactive ups）[1]。目前市面上傳統(tǒng)的交流UPS應(yīng)用仍然占90%以上，直流UPS的應(yīng)用還不到10%[2]。下面文章將介紹直流UPS系統(tǒng)，從功能，可靠性等方面打消用戶得疑慮。

1 直流UPS和交流UPS的對比

1.1 基本構(gòu)成

交流UPS系統(tǒng)由交流UPS+鉛酸電池構(gòu)成，一般為機(jī)架式安裝。如圖1左所示。直流UPS系統(tǒng)由交流轉(zhuǎn)直流的開關(guān)電源+直流UPS+鉛酸電池構(gòu)成，一般為導(dǎo)軌式安裝，見圖1右所示。

1.2 功率計算及選型

方案二：

采用直流UPS+普通鉛酸電池根據(jù)選型手冊[4]，得出5A的直流UPS+3.4AH的鉛酸電池。

1.3 可靠性分析

MTBF（mean time between failure）平均故障間隔時間，是衡量一個產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)。其倒數(shù)可以理解為該產(chǎn)品的故障率。根據(jù)產(chǎn)品手冊提供參數(shù)進(jìn)行對比如表1。

從電路的設(shè)計的角度分析：

（1）交流UPS一般會包含整流、濾波、逆變?yōu)V波等電路，為了減少諧波還會引入功率因數(shù)校正等電路，控制較為復(fù)雜，見圖4。

（2）直流UPS一般會包含濾波、升壓等電路，相對簡單可靠，見圖5。

1.4 基本參數(shù)

交流UPS輸入電壓為230VAC，而直流UPS輸入電壓為24VDC，按照IEC60950標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，230VAC供電的耐壓等級最小為1500VAC，而對于24VDC供電的耐壓等級為500VAC或者不需要測試[5]。當(dāng)需要對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行擴(kuò)容時，由于交流電具有相位，故實(shí)現(xiàn)并聯(lián)以達(dá)到擴(kuò)容的目的較為復(fù)雜;而直流電不存在相位問題，可以直接并聯(lián)以達(dá)到擴(kuò)容的目的，實(shí)現(xiàn)較為簡單。

2 結(jié)束語

交流UPS和直流UPS的對比如下[6]：但是從負(fù)載側(cè)考慮，直流UPS存在自身的缺陷，即只能給24VDC供電的設(shè)備提供備用，對于其他的供電電壓的負(fù)載類型無能為力。綜上所述，直流UPS在各方面的優(yōu)勢比較明顯，工業(yè)系統(tǒng)中關(guān)鍵負(fù)載為24VDC供電時，建議使用直流UPS的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]IEC62040-3-2011.不間斷電源系統(tǒng)（UPS）.第3部分：規(guī)定性能的方法和試驗要求[S].

[2]李篤安.直流UPS比交流UPS供電更可靠[J].軌道交通，2016（07）.

[3]MeanWell product-2015產(chǎn)品手冊[Z].

[4]菲尼克斯電源和UPS產(chǎn)品手冊[Z].

[5]IEC60950-1-2005 Information technology equipment Safety-part1[S].

[6]翟佑華.直流電源代替UPS電源和交流電源的優(yōu)點(diǎn)及方法[J].電器和電氣設(shè)備，2001（12）.