由于工業(yè)電氣系統(tǒng)經(jīng)常遇到電壓波動(dòng)，諧波失真，噪聲以及短期或長(zhǎng)期停電，因此必須通過(guò)為應(yīng)用指定不間斷電源(UPS)確保最大的正常運(yùn)行時(shí)間。 為控制系統(tǒng)指定最佳的UPS是很具成本效益的投資之一。

1 介紹

基于微處理器的工業(yè)控制系統(tǒng)之(PLC，工業(yè)計(jì)算機(jī)，HMI，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)控制器和傳感器)—是基于高可靠性，高質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力系統(tǒng)組件。 如果有一個(gè)普遍因素可以破壞并導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)，就會(huì)導(dǎo)致?lián)p失或意外。由于工業(yè)電氣系統(tǒng)經(jīng)常遇到電壓波動(dòng)，諧波失真，噪聲以及短期或長(zhǎng)期停電，因此必須通過(guò)為應(yīng)用指定不間斷電源(UPS)確保最大的正常運(yùn)行時(shí)間。 為控制系統(tǒng)指定最佳的UPS是很具成本效益的投資之一。

2 應(yīng)用

工業(yè)電腦(IDC)

HMI,

驅(qū)動(dòng)設(shè)備,

電機(jī)控制設(shè)備,

傳感器

安防監(jiān)控

其他

3 組成架構(gòu)

3.1 AC –UPS

下圖是常用在線式UPS的基本架構(gòu)

常用的交流UPS架構(gòu)圖

常用的交流UPS至少由下列模塊組成

l AC/DC 模塊

l DC/AC逆變器模塊

l DC/DC 充電機(jī)模塊

l 旁路繼電開(kāi)關(guān)模塊

缺點(diǎn)：

l 多次電壓變換產(chǎn)生的能耗。

l 短期或長(zhǎng)期停電時(shí)。

l 成本效益比差。

l 電壓波動(dòng)，諧波失真，噪音和噪聲。

3.2 DC UPS

組成

l 充電機(jī)

l MCU/uC

l 接口管理

l 電池單元

基本功能

當(dāng)輸入功率在安全限制范圍內(nèi)時(shí)，UPS為下掛電源線上的負(fù)載供電并使電池保持充電狀態(tài)。

當(dāng)電能質(zhì)量問(wèn)題威脅要關(guān)閉DC直流供電系統(tǒng)，UPS通過(guò)切換到免維護(hù)電池，可以為支持的負(fù)載提供足夠的電力。 UPS輕松連接切換電源(毫秒級(jí)中斷)持續(xù)為負(fù)載供電，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)。

如果發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間的中斷，UPS可以配置為向監(jiān)控設(shè)備發(fā)出有序關(guān)閉信號(hào)

監(jiān)控設(shè)備并觸發(fā)連接負(fù)載的安全斷電，確保停電時(shí)的設(shè)置得救(鏡像)。

對(duì)于工控電腦來(lái)說(shuō)，這個(gè)關(guān)閉前的“快照”非常有助于快速有效地重啟系統(tǒng)(恢復(fù)供電)。

充電計(jì)量單元

系統(tǒng)采用帶能量采集功能的充電管理芯片

l 備份電池類型/電壓選擇

l CC/CV模式，充電電流實(shí)時(shí)可調(diào)

l JEITA,根據(jù)溫度調(diào)整充電電流

l 電池電流/電壓采集

l BSR/SOC/SOH計(jì)算

l 輸出電壓/電流采集

l 輸入電壓/電流采集

電池包

系統(tǒng)采用穩(wěn)定可靠的帶前端AFE管理的電池PACK，實(shí)現(xiàn)AFE的初級(jí)保護(hù)

接口

l 繼電器報(bào)警信號(hào)觸發(fā)(過(guò)壓/欠壓)

l DC buck/boost 電壓輸出，溫度可控

l RS232+RS485+USB(可選)

l WIFI/BLE/GPRS/NB-IOT(可選)

l MODBUS協(xié)議支持

4 AC/ DC UPS 使用對(duì)比

序號(hào)傳統(tǒng) AC UPSDC UPS

1安裝機(jī)架式安裝嵌入式安裝(導(dǎo)軌)

2應(yīng)用環(huán)境數(shù)據(jù)中心/辦公產(chǎn)所工業(yè)控制,智能交通,視頻監(jiān)控，基站

3標(biāo)準(zhǔn)UL 508/

4損耗多次AC/DC,DC/AC轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換都要損耗外接AC/DC適配器

5風(fēng)扇須無(wú)

6充電器有有

5 Key features for operations and diagnostics

先進(jìn)的DC UPS標(biāo)配一套基本的運(yùn)行和診斷功能。 直流UPS指定提供了以下必備功能：

l 遠(yuǎn)程監(jiān)視(云端)

l 診斷和關(guān)閉(開(kāi)機(jī)自檢)

l 電池狀況 LED或LCD狀態(tài)指示燈(視覺(jué)診斷)

l 正常和電池模式下的過(guò)載保護(hù);

l 系統(tǒng)監(jiān)控繼電器端子.繼電器觸點(diǎn)向控制器提供可靠的信號(hào)，表明系統(tǒng)使用電池供電。

l USB/UART具有連接計(jì)算機(jī)的通訊能力為佳。

如果未保持最佳充電狀態(tài)，電池的壽命會(huì)大大縮短。請(qǐng)確保DC UPS電池從正規(guī)供應(yīng)商處購(gòu)買，這些經(jīng)銷商應(yīng)了解電池保質(zhì)期的限制。

6 充電管理對(duì)電池安全及壽命的影響

影響電池壽命和安全的主要因素

1. 電池過(guò)充

2. 電池過(guò)放

3. 充電電流過(guò)大

4. 工作循環(huán)次數(shù)過(guò)多

基于微處理器的UPS確保正確的電池充電曲線，JEITA可選，內(nèi)阻測(cè)量。從而延長(zhǎng)電池的壽命。

同時(shí)提供電池包的短路、斷路、過(guò)充、過(guò)溫、過(guò)放保護(hù)。系統(tǒng)采用帶前端初級(jí)保護(hù)的電池包(鋰電池)，提高系統(tǒng)的安全性能。