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重慶eps應急電源:eps電源切換時間的相關問題講解
來源:www.dghmhb.com 發布時間:2021年11月27日
為了實現市電供電與逆變器供電之間的自動切換,EPS電源需要按照國家標準進行后備。因此,自動切換裝置是EPS電源的重要組成部分,也是影響EPS電源可靠性的關鍵組成部分之一。因此,易事特對自動切換裝置進行了以下分析和解釋。
自動切換裝置根據EPS電源的輸出容量和負載要求,可由功率繼電器、交流接觸器、互投開關、固態開關(晶閘管)等組成。EPS的切換時間要求是多樣的。例如,一般消防應急照明要求切換時間小于5s,但高危區域使用的消防應急照明要求切換時間小于0.25s。對于高壓氣體放電燈,切換時間為數毫秒,對于風扇、泵、卷簾門、電梯等負載,根據應用要求,切換時間為數毫秒。
EPS電源和UPS電源的區別在于,大多數應用對切換時間沒有嚴格的要求,切換時間越短越好。在滿足應用需求的前提下,適當緩慢的切換可以從其他方面受益,如減少損耗、減少暫態沖擊、提高可靠性等,避免瞬時斷電導致負載異常。EPS電源逆變器在市電正常時基本處于備用狀態,有冷備份和熱備份兩種工作方式。冷備份時,逆變器僅控制部分處于工作狀態,功率部分處于加電待機狀態,但不啟動;熱備份時,整個逆變器處于正常運行狀態,但不承擔負載。逆變器熱備份時,短切換時間基本上取決于所使用的切換裝置的運行時間;逆變器冷備份時,短切換時間受逆變器動作時間的限制。特別是對于大容量EPS電源,如果啟動過快,逆變變壓器和低通濾波器會產生很大的暫態沖擊,甚至可能損壞IGBT功率設備。因此,逆變器一般具有軟啟動特性,功率越大,啟動越慢,大容量EPS逆變器的啟動時間可達數秒。如果需要更快的切換時間,只能采用熱備份工作模式。這時候EPS的待機損耗自然會增加很多,整機效率會更低。
至于使用哪種切換裝置,主要取決于切換時間的要求。如果需要毫秒切換時間,只能用固態開關(晶閘管)切換,逆變器應處于熱備狀態。與相同容量的機械切換開關相比,固態開關(晶閘管)的切換成本要高得多,通態損耗也會相對較大。在對切換時間沒有嚴格要求的應用中,一般采用機械切換開關進行切換,小容量EPS電源一般采用功率繼電器,大功率EPS通常采用互鎖交流接觸器或自動互投開關。與交流接觸器相比,自動互動投資開關動作緩慢,但由于互動投資開關具有機械自保持特性,在長期運行的可靠性方面具有優勢。
雖然用固態開關(晶閘管)實現市電與逆變器輸出之間的快速切換技術在UPS電源中應用多年,但也有所不同。UPS用功率繼電器(或接觸器)與固態開關(晶閘管)組合成旁路(BYPASS)切換裝置,固態開關(晶閘管)主要用于瞬間過載旁路(BYPASS)切換,使逆變器與電網瞬間并聯運行。關鍵是實現逆變器鎖相運行,快速檢測和跟蹤市電即時電壓。它并不是真正的斷電切換,因為這種方法用于在線UPS,固態開關(晶閘管)在真正斷電切換時不參與工作。當它用于EPS電源時,它真的是一個固態開關(晶閘管)參與斷電切換,EPS電源無旁路接觸器。即使在市電正常、逆變器正常運行的情況下進行不間斷切換,也可以在技術上進行。但實際情況是,當市電突然中斷或故障時,需要進行切換。由于市電中斷或故障的發生時間是隨機的、不可預測的,檢測和確認市電故障需要時間,此時切換時間不得小于檢測和確認市電故障所需的時間。
為防止各種電源干擾導致誤動作,檢測時間不宜過短。實踐證明,當檢測時間小于2ms時,檢測可靠性將顯著降低。因此,切換時間小于2ms是不可取的。在EPS電源應用的各種負載中,高壓氣體放電燈對切換時間要求高。雖然這種燈不允許用于消防應急照明,但由于其高強度、高效率的性能特點,它被應用于許多大型場館。但是有一個問題,就是一旦燈熄滅,需要冷卻才能重新啟動。為了保證照明不中斷,EPS電源必須具備快速切換能力。根據各種高壓氣體放電燈產品的測試,如果不采取適當的續流措施,5ms的功率中斷可能會導致熄輝,個別產品甚至3ms的功率中斷也會熄輝。毫秒切換顯然不需要一些電梯負載,但切換過程中的瞬中斷電源也可能導致電梯控制系統進入保護狀態。在這種情況下,需要通過EPS電源控制系統的延遲適當增加切換時間,以確保電梯在緊急供電后繼續正常運行。在一些應用中,為了實現零切換,EPS需要設計成在線運行模式,然后EPS電源實際上已經成為一個特殊的UPS,逆變器是長負荷工作。
自動切換裝置根據EPS電源的輸出容量和負載要求,可由功率繼電器、交流接觸器、互投開關、固態開關(晶閘管)等組成。EPS的切換時間要求是多樣的。例如,一般消防應急照明要求切換時間小于5s,但高危區域使用的消防應急照明要求切換時間小于0.25s。對于高壓氣體放電燈,切換時間為數毫秒,對于風扇、泵、卷簾門、電梯等負載,根據應用要求,切換時間為數毫秒。
EPS電源和UPS電源的區別在于,大多數應用對切換時間沒有嚴格的要求,切換時間越短越好。在滿足應用需求的前提下,適當緩慢的切換可以從其他方面受益,如減少損耗、減少暫態沖擊、提高可靠性等,避免瞬時斷電導致負載異常。EPS電源逆變器在市電正常時基本處于備用狀態,有冷備份和熱備份兩種工作方式。冷備份時,逆變器僅控制部分處于工作狀態,功率部分處于加電待機狀態,但不啟動;熱備份時,整個逆變器處于正常運行狀態,但不承擔負載。逆變器熱備份時,短切換時間基本上取決于所使用的切換裝置的運行時間;逆變器冷備份時,短切換時間受逆變器動作時間的限制。特別是對于大容量EPS電源,如果啟動過快,逆變變壓器和低通濾波器會產生很大的暫態沖擊,甚至可能損壞IGBT功率設備。因此,逆變器一般具有軟啟動特性,功率越大,啟動越慢,大容量EPS逆變器的啟動時間可達數秒。如果需要更快的切換時間,只能采用熱備份工作模式。這時候EPS的待機損耗自然會增加很多,整機效率會更低。
至于使用哪種切換裝置,主要取決于切換時間的要求。如果需要毫秒切換時間,只能用固態開關(晶閘管)切換,逆變器應處于熱備狀態。與相同容量的機械切換開關相比,固態開關(晶閘管)的切換成本要高得多,通態損耗也會相對較大。在對切換時間沒有嚴格要求的應用中,一般采用機械切換開關進行切換,小容量EPS電源一般采用功率繼電器,大功率EPS通常采用互鎖交流接觸器或自動互投開關。與交流接觸器相比,自動互動投資開關動作緩慢,但由于互動投資開關具有機械自保持特性,在長期運行的可靠性方面具有優勢。
雖然用固態開關(晶閘管)實現市電與逆變器輸出之間的快速切換技術在UPS電源中應用多年,但也有所不同。UPS用功率繼電器(或接觸器)與固態開關(晶閘管)組合成旁路(BYPASS)切換裝置,固態開關(晶閘管)主要用于瞬間過載旁路(BYPASS)切換,使逆變器與電網瞬間并聯運行。關鍵是實現逆變器鎖相運行,快速檢測和跟蹤市電即時電壓。它并不是真正的斷電切換,因為這種方法用于在線UPS,固態開關(晶閘管)在真正斷電切換時不參與工作。當它用于EPS電源時,它真的是一個固態開關(晶閘管)參與斷電切換,EPS電源無旁路接觸器。即使在市電正常、逆變器正常運行的情況下進行不間斷切換,也可以在技術上進行。但實際情況是,當市電突然中斷或故障時,需要進行切換。由于市電中斷或故障的發生時間是隨機的、不可預測的,檢測和確認市電故障需要時間,此時切換時間不得小于檢測和確認市電故障所需的時間。
為防止各種電源干擾導致誤動作,檢測時間不宜過短。實踐證明,當檢測時間小于2ms時,檢測可靠性將顯著降低。因此,切換時間小于2ms是不可取的。在EPS電源應用的各種負載中,高壓氣體放電燈對切換時間要求高。雖然這種燈不允許用于消防應急照明,但由于其高強度、高效率的性能特點,它被應用于許多大型場館。但是有一個問題,就是一旦燈熄滅,需要冷卻才能重新啟動。為了保證照明不中斷,EPS電源必須具備快速切換能力。根據各種高壓氣體放電燈產品的測試,如果不采取適當的續流措施,5ms的功率中斷可能會導致熄輝,個別產品甚至3ms的功率中斷也會熄輝。毫秒切換顯然不需要一些電梯負載,但切換過程中的瞬中斷電源也可能導致電梯控制系統進入保護狀態。在這種情況下,需要通過EPS電源控制系統的延遲適當增加切換時間,以確保電梯在緊急供電后繼續正常運行。在一些應用中,為了實現零切換,EPS需要設計成在線運行模式,然后EPS電源實際上已經成為一個特殊的UPS,逆變器是長負荷工作。
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