1.UPS系統(tǒng)改造的必要性

浙江浙能北侖發(fā)電有限公司機(jī)組配置的交流不間斷電源系統(tǒng)UPS，是為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、重要機(jī)、電、爐保護(hù)系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)及重要電磁閥等符合提供可靠的不間斷交流電源。老式的UPS采用單臺(tái)供電，經(jīng)過(guò)10多年的運(yùn)行，已經(jīng)暴露出許多問(wèn)題，如“瞬時(shí)切至旁路電源后又自行恢復(fù)至逆變器供電”,“晶閘管絕緣下降導(dǎo)致直流熔絲熔斷，UPS停運(yùn)”等異常現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。隨著多機(jī)冗余并聯(lián)UPS供電技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，同時(shí)為了提高UPS供電的可靠性，公司對(duì)原單機(jī)供電的UPS進(jìn)行改造，更換為雙機(jī)并聯(lián)冗余UPS供電系統(tǒng)。

2.雙機(jī)冗余UPS系統(tǒng)的主要功能特點(diǎn)及構(gòu)成

2.1主要功能特點(diǎn)

兩臺(tái)UPS完全相同,相當(dāng)于二個(gè)UPS模塊并聯(lián),100%互為備用冗余,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。可共用旁路電源,保證在大沖擊負(fù)載下無(wú)擾動(dòng)切換。每臺(tái)UPS采用高速DSP數(shù)字技術(shù)精確計(jì)算并聯(lián)環(huán)流,應(yīng)用快速調(diào)節(jié)控制逆變器電壓和頻率使穩(wěn)態(tài)環(huán)流保證在1%以內(nèi)、允許瞬態(tài)擾動(dòng)環(huán)流在10%以內(nèi)的算法,保證并聯(lián)在一起的逆變器穩(wěn)態(tài)環(huán)流很小、發(fā)熱很少、可靠性很高,又可以承受負(fù)載啟動(dòng)變化時(shí)瞬態(tài)環(huán)流的變化而不退出并聯(lián)運(yùn)行,即保證在小環(huán)流條件下使得并聯(lián)UPS的電壓幅值和頻率相同;正常工作時(shí),每臺(tái)UPS只承擔(dān)50%的負(fù)載電流,它有利于降低單臺(tái)UPS的故障率。此外,它還具有優(yōu)良的容錯(cuò)特性:如果在UPS運(yùn)行中,其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障,在并機(jī)邏輯控制電路的作用下,它在向用戶發(fā)出故障信號(hào)的同時(shí),自動(dòng)將故障UPS斷開(kāi),同時(shí)另一臺(tái)UPS自動(dòng)承擔(dān)100%的負(fù)載,無(wú)需切換至旁路供電,安全可靠性得到了很大的提高,如圖1所示。

基于上述分析和大量運(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料證明:雙機(jī)并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)的可靠性要比單機(jī)UPS的可靠性提高4～5倍。

2.2主要構(gòu)成

(1)整流器

整流器的主要功能就是將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源提供給逆變器,逆變器再將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源輸出給負(fù)載。UPS使用12脈沖的全控整流器,如圖2所示。另裝有移相變壓器,電壓總諧波失真可以大大的減少,并且增加了輸入功率因數(shù);另增加輸入電感器以增強(qiáng)可靠度、降低輸入功率和減少諧波電流,大大減少電壓總諧波失真。該UPS還加裝了額外的低壓及高壓保護(hù)裝置，以便于提高可靠性并且在不正常狀況發(fā)生時(shí)關(guān)閉整流器。當(dāng)輸入中斷或者整流器發(fā)生故障而沒(méi)有直流電源輸出給逆變器時(shí)，電廠提供的直流電源將為逆變器提供直流輸入，并由逆變器提供給負(fù)載。

(2)逆變器

逆變器負(fù)責(zé)將整流器或者電廠直流屏提供的直流電轉(zhuǎn)換為電壓幅度和頻率精確穩(wěn)定的交流電以滿足電力設(shè)備的需要,如圖3所示。

逆變器輸出電壓通過(guò)脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生。逆變器主要由IGBT、電感、電容、緩沖電路、控制電路和保護(hù)電路等組成。它能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供負(fù)載使用。該UPS采用電壓限制電路以保證電壓在1%范圍內(nèi)變化。特別是安裝了補(bǔ)償電路以消除輸出波形失真。逆變器的每一個(gè)組件均能接受(165～285VDC)大范圍輸入電壓,使輸出保持在要求范圍內(nèi)的正弦波。此外,由于動(dòng)態(tài)反饋電路的存在,逆變器可以在連接非線性負(fù)載的情況下保持正弦波輸出。

(3)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由晶閘管構(gòu)成，它可以在極短的時(shí)間將負(fù)載由旁路電源供給轉(zhuǎn)為由逆變器供給，或由逆變器供給轉(zhuǎn)換為備用旁路供給,如圖4所示。

由于在控制電路中增加了檢測(cè)電路,