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有线电视机房UPS电源系统的设计与应用

来源:《UPS应用》杂志 作者:陈金顺 卢程 更新时间:2010-3-23 11:45:01

摘要:介绍了有线电视前端机房UPS供电系统的工作原理,UPS功率、蓄电他总容量的计算以及日常维铲。

  我台前端机房的供电是和广电大楼共用一条输电线路,各种设备的运转与办公用电高峰重合时,经常发生大幅度的电压波动和严重杂波干扰,往往烧断保险造成断电。另外,供电部门的停电维修经常安排在双休日期间进行,而此时用户收视率较高,每当前端停电,用户的投诉电话便接踵而来,影响广大用户双休日收看电视,更影响收视维护费的收取。因此,要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的,有线电视前端必需使用UPS。UPS可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。
  
  1  UPS电源系统的设计
  
  (1)UPS的分类 
  UPS主要由整流器、逆变器和蓄电池等组成,按其工作方式一般可分为-类:后备式、在线式和在线互动式。UPS具有良好的稳压功能。当市电电网瞬间断电或停电时,UPS能自动将蓄电池储存的直流电逆变为交流电继续向负载供电。
  
  后备式UPS(见图l)在市电正常供电时,市电通过交流旁路通道直接向负载供电,此时主机上的逆变器不工作,只是在市电停电时,才由蓄电池供电,经逆变器向负载供电。这种UPS供给的电源,没有抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰,输出电压不是稳定的,因而不宜用在精密负载及电网较差的地区,但在电网质量较高的地区还是可以用这种UPS,它的特点是结构简牢、成本较低、转换时间较长。
  

  在线式ups(见图2),在市电正常时,它首先将交流电变成直流电,然后进行脉宽调制、滤波,再将直流电重新变成交流电源向负载供电,并同时给蓄电池充电;一旦市电中断,立即改为蓄电池经逆变器对负载供电,保证负载连续不断地稳定工作,其切换时间为零;因此,在线式UPS输出的是与市电网完金隔离的纯净的正弦波电源,大大改善了供电的质量,保护了负载安全有效的工作。
  

 

  在线互动式UPS(见图3)是一种界于后备式和在线式之间工作方式的UPS。当市电在规定电压范围内时,不作调节百接输出至用电设备,如同一台后备式UPS;当市电高于或低于正常范围时,启动升压或降压功能,并且不使用蓄电池供电,直到市电过低、过高而不可调或市电停电时,才使用蓄电池供电。这种UPS转换时间非常短,交流输出电压稳定性好,但稳频特性不理想。
  

  (2)UPS容量(功率)的选择 
  各种品牌的UPS一般都是以视在功率为其额定容量,单位是VA(伏安)。而有线电视机房设备的总功率一般是以有功功率标注,其单位是W(瓦)。因此,在计算时要把UPS标注容量换成有功功率:有功功率=视在功率×功率因数。UPS输出功率因数一般为0.8。
  
  UPS容量要根据设备负载情况确定,合理的UPS负载应当是其额定功率的25%~80%。有时,为给将来扩容留有余地,选用容量大一点的UPS,但当前负载不应小于额定有功功率的25%,如果负载太小,电池不能充分放电,对电池的维护不利。因此,选用UPS的容量应该在现有负载的1倍左右,这样UPS还有一定的余量,运行也比较安全可靠,不会浪费资金。如果将来需要大规模增加负载,可以选用并机UPS。
  
  (3)UPS蓄电池容量的配置 
  蓄电池容量选择要根据蓄电池实际放电电流和所要求的备用时间来决定。选择蓄电池的容量,先计算出要求放电电流的数值,然后根据蓄电池生产厂家提供的放电特性曲线和用户要求的备用时间进行选择。
  
  蓄电池最大放电电流值按下式计算:Imax=P×COSφ/(η×N×E)。
  
  式中Imax——蓄电池最大放电电流值;
  
  P——UPS额定输出功率;
  
  COSφ——UPS负载功率因数;
  
  η——UPS逆变器效率;
  
  N——蓄电池组的l2V单体蓄电池个数;
  
  E——放电时单体蓄电池的临界放电电压(12V蓄电池的临界放电电压取10V)。
  
  ①放电电流计算 
  由于在放电过程中,蓄电池的放电电流是变化的,蓄电池刚放电时的电流值明显小于Imax根据蓄电池的放电状态,一般取0.75作为校正因数。蓄电池实际所需的放电电流I=0.75Imax;
  
  ②蓄电池容量计算 
  计算出蓄电池实际所需的放电电流值后,再根据所要求的备用时间按照蓄电池生产厂家所提供的蓄电池放电特性曲线找出要求蓄电池提供放电速率,按下式计算出要求配置的蓄电池容量:C(Ah)=蓄电池实际所需放电电流(A)/蓄电池放电速率(I/h)。计算出蓄电池的容量后,再根据电源的直流电压确定蓄电池的型号和连接方式,最后确定电池的个数和电池柜的尺寸及数量。

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