北京金业顺达科技有限公司(以下简称科华公司)成立于1999年(其前身是成立于1988年的漳州科华电子有限公司),是一家以研究电力电子技术为核心的高科技企业,是“重点**火炬计划项目(UPS)”的承担者,是国家科技部认定的UPS行业首家“**重点高新技术企业”。是中国本土**的高端UPS电源制造商与提供商。
UPS不间断电源在电磁兼容符合性问题的解决方案
根据多年来人们对电磁兼容的研究和实践的经验表明,假定在产品开发阶段解决电磁兼容问题的费用为1,则在型号研制阶段解决需要的费用可能为10,到批量生产时解决需要的费用可能达100,到现场安装时解决需要的费用可能上千倍或者无法解决。因此,UPS不间断电源电磁兼容的问题必须在产品的开发阶段解决。
针对UPS的产品特点,UPS的电磁兼容主要包含以下几个部分:电源的输入、输出传导干扰;电源的辐射骚扰;UPS的抗干扰特性。下面逐项阐述达到相关标准要求的设计方法。
1、输入、输出传导干扰的抑制
针对传导骚扰,可以从三个方面来考虑:干扰源、传导途径和直接的骚扰抑制。
A、干扰源的消除和降低:在UPS中有整流的AC/DC变换,有SPWM逆变的DC/AC逆变器,有PFC的高频变换电路,有DC/DC变换的回路,这些都是UPS内重要的骚扰源,尤其是其中的变压器、电感、高频电流回路,因此,合理地设计相应变压器和电感的参数、加工工艺和在整机中的布局将可能大幅度降低它们的骚扰强度,合理地设计高频电流的PCB、布线也可以改善UPS的骚扰;对于功率变换器中的驱动电路,可以在不影响效率和内阻的情况下加大驱动电阻,增加开关电源的上升、下降沿时间,从而减少电压、电流的高频谐波含量。
B、传导途径的抑制:由于所有的传导干扰只有通过适当的空间和导体途径才可能作用到UPS的输入、输出电源端子,因此,尽量减少传递的途径也是减低UPS不间断电源骚扰的有效方法。例如,将所有的干扰源安装在离输入、输出端子较远的位置,输入、输出的电源线不从干扰源附近走线,在干扰源的进出位置加强抑制处理,通过屏蔽手段将干扰源和其它部分进行空间隔离,电源的输入、输出等分别在整机的相对较远位置等。
C、直接的骚扰抑制:对于采用上述方法后仍然无法符合标准要求的情况,直接在输入、输出回路采用相应的EMI滤波器件,如电感、高频电容、专用滤波器等将可以再次有效压低UPS整机对外的传导干扰,实践表明,只要适当加大滤波器的相关参数和衰减的DB值,一般都可以将UPS的传导骚扰压低到标准的限值以内。当然,滤波器的安装必须越靠近输入、输出电源端子越好,因为即使是多几厘米长的接线也会增大干扰,插座式的滤波器将是**为理想的选择。另外,在滤波器中的电容或外加的EMI滤波电容**是无感的,以增强滤波效果。
2、整机辐射干扰的抑制
对于UPS的辐射干扰,主要有两种方法:辐射源的强度抑制和辐射途径的处理。
A、辐射源的抑制:在UPS中,辐射源的辐射强度抑制方法基本同传导的处理相同,因为干扰源本身即有传导骚扰又有辐射骚扰;另外,对于辐射骚扰,对辐射源采取适当的屏蔽措施将可十分有效地降低辐射干扰的电平和能量。
B、辐射途径的处理:整机外壳的等电位设计:根据电磁场原理,一个接地良好理想密闭的金属六面壳体的内外电磁场不存在相互干扰,因此UPS的外壳一般应作成金属的,且各个面之间应良好连接,保证为一个等电势体,这样即可十分有效减弱UPS对外的辐射干扰。一般对于电磁兼容要求严格的场合,UPS的壳体不宜采用塑料制作。
进出UPS壳体连线的处理:由于UPS必须有输入、输出电源端子、电池扩展端子等连线进出UPS的外壳,因此这些线的防骚扰处理将十分重要,直接影响到测试的结果能否符合标准要求。一般在这些线上适当地加些高频磁环和高频电容就会有很好的效果。
3、UPS的抗干扰设计
UPS的抗干扰主要体现在控制电路的抗扰性,从电路的性质可分为模拟电路的抗干扰和数字电路的抗干扰两个方面。良好的抗扰性是保证UPS正常运行的条件,因此,在UPS的控制回路的设计初期就必须将控制电路的抗扰性考虑进去,否则,遇到外界骚扰时整套的控制方案将可能全部推翻。
A、模拟电路的抗干扰:
对于开环的模拟控制,一般针对可能出现干扰的部位适当加入一定的RC电路将骚扰消除;对于闭环的模拟控制,除了采用RC外,还必须对闭环的放大倍数的频率特性进行适当的调整,确保干扰信号加入时不会对环路产生恶果。
对于功率部分的电路,减短所有的连线、加入假负载、减小功率驱动的回路等都可以有效增强功率电路的抗干扰能力。
B、数字电路的抗干扰:
对于数字控制电路,其抗扰性对UPS的可靠性十分重要,因为目前几乎所有的UPS控制都有采用到数字控制的单片机,抗扰性差的系统将可能导致UPS的停机或损坏。
数字电路电源的有效滤波是数字电路不受干扰的基本保证;所有的I/O口应有适当的RC处理;控制电路应尽量远离功率部分;适当的电磁屏蔽措施;良好的PCB布局设计等都可以有效避免数字系统受到外界干扰。
应明确指出的是,对于UPS不间断电源闭环的稳压、同步控制,控制模型的抗干扰性和软件滤波处理方法在系统建模时就必须有充分合理的考虑,并在系统调试时做完整实验。
基于UPS电源在有线电视系统中的解决方案
一、UPS在有线电视系统中的应用
由于现有电力易产生诸如断电、电压波动、突波、杂波干扰、频率偏移及闪跳等现象,另外,意外的自然灾害或人为事故如地震、雷击、输变电系统断路或短路等,这些来自电源的故障,将会对有线电视系统造成诸多不良影响,甚至将直接导致有线电视系统服务中断。因此不间断电源系统越来越多地应用到CATV前端机房、千线供电系统等地方。
1.前端机房配置UPS
前端机房是有线电视系统的心胜,为了保证其工作稳定,一般选择三相输人单相输出型。额定功率一般为l OkVA的在线式UPS,它采用近年来推出的新翼器件IGBT模块等,其外接蓄电池组可以按需自主增减,为UPS的长延时奠定了硬件基础。这种UPS的显示电路可以准确反映设备的运行状态及相关数据,同时具有强大自诊断功能,能为卫星接收机组、调制器组、光发射机组、网络交换器等前端设备提供不间断的、高纯净度的电源。我县前端机房霍没有接UPS前,每当电视台处跳闸停电时,干线放大器的供电器电源及前端信号便中断。即使市县光缆传送的几套节目有附带蓄电池的保障,也因为机房内调制器等设备断电导致节目中断,未停电区域的CATV用户还是收不到有线电视节目,用户非常不满。自从前端机房配置UPS后,即使电视台处停电,有线电视节目仍能正常传送,由此提高了用户对电视台的满意度。
在一些开展了多功能交互业务的城市,对前端机房的电源系统的可靠性要求更高,一般可以采用热备份连接或UPS并联冗余连接。并联连接的UPS系统不但提高了可靠性,而且也提高了带载能力。
2.野外有线电视不间断电源《Cable UPS)有线网络中不少有源设备地处野外,电网电压的波动及日夜温差较大,易使供电器、光接收机、放大器等设备损坏,从而造成网络中断及设备维修费用的增加。据统计,造成CATV设备损坏的原因中有45%0左右归罪于电源故障的发生。因此,为这些设备提供高质量、不间断的电源尤为重要。近年来野外不间断电源逐步得到了广泛的应用。这种被称为有线电视不间断电源(Cable UPS)的**特点是耐高温、潮湿、寒冷、风沙等各种不同的恶劣环境,因此Cable UPS成为保证信号不中断的必要设施。Cable UPS与传统UPS**的区别就在于选用了胶体电池作为后备能源,无需作定期充放电维护。
二、UPS的科学使用
1.UPS额定输出容量的选择
在确定UPS的额定输出容量前,先要计算出负载的总容量。有线电视系统一般选择在线式UPS,其**带载量应控制为其额定容量的60%-70%之间。例如我县前端机房需要不间断供电的设备有卫星接收机组、调制器组、光发射机组、集中供电器、网络交换器等,经计算总功率为5500VA,则5500VA- 70%a“7857VAo考虑网络升级,需有一定的扩充余地,于是我们按主机功率为lOkVA,即选择一部IOkVA的UPS,它的**负载量是6kVA -7kVA(不宜满载也不宜过度轻载)。确定主机功率后,还要合理选择输人、输出配线及空气开关。
2.蓄电池的工作时间计算
可以按下面的公术来确定蓄电池的工作时间:满载时蓄电他的工作时间=(蓄电池组容量x电压)l(主机功率x0.7 ),其中0.7为功率因子。如我县前端机房的UPS系统:主机额定功率为IOkVA、两组电池(每组20节,电压为12V/节、容量为100 Ah)并联使用。即电池组电压为12Vx20=240 V,电池组容量为100Ahx2=200 Ah。算出该系统在断电时,蓄电池的工作时间为:(200A-1ix240V)/(lOkVAx0.7)6.86小时,这是按系统满载时算的。而按实际负载计算:(200 Ah x240V)/5500VA } 8.73小时,即UPS系统在断电时**多能坚持8.73小时。
3.其他注意事项
1)要选用过载能力强的UPS.过载能力越强,在启动非线性负载时就越不容易转旁路,对负载的保护就越可靠。即当输出端有一般性的过载或启动浪涌电流冲击时,能依靠逆变器本身的过载能力来承担短时间的过载电流,提高UPS的可靠性。
2)为了保证蓄电池能得到高效、充分利用,应选用具有恒流充电特性的充电器。
3)由于感性负载(如电视屏幕墙等)瞬间启动电流大,尽量不要接到UPS上。停电时应尽量只保留必要的关键设备,因为电池供电时间的长短是与负载量的大小密切相关的。
伊顿中标江苏电信 全力打造五星级数据中心
近日,全球**的UPS产品制造商伊顿在江苏电信“数据方舟”大型互联网数据中心建设项目中,为江苏电信三个五星级数据中心——苏州电信、南京电信、无锡电信提供了数十台高品质9395系列500kVA 不间断电源,为“数据方舟”的成功实施筑起了一道坚实的供电保护屏障。据了解,在此次项目之前,江苏电信就多次使用过伊顿9395系列产品,并对其性能与品质信赖有加。在此次合作后,伊顿将有近百台的9395系列UPS产品服务于江苏电信各重要机房中,为其安全稳定的运营贡献力量。