1、EPS應急電源概述

1.1 EPS應急電源的分類：目前市場上的EPS應急電源品牌眾多，大家在設(shè)計上所采用的控制方式都不相同，但針對所帶負載的種類大小可分為三種：一是主要用于應急照明和事故照明的單相EPS應急電源,-------HY-YJ系列；二是用于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風機、水泵等電感性負載或兼而有之的混合型的三相系列EPS------ HY-YSJ KW系列；三是直接給電動機供電的變頻動力型系列EPS------HY-YJP 系列。

1.2 EPS應急電源的設(shè)計要求：EPS應急電源是2002年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在設(shè)計EPS時應著重考慮其安全性、可靠性、適用性及合理性。主要有： 1）斷電轉(zhuǎn)換時間一般在毫秒級(25ms)，以保證供電的及時性； 2）負載適應能力強，包括電容性、電感性、混合型負載，而且過載能力和抗沖擊能力強； 3）有多路輸出，防止輸出單一形成的故障； 4）有消防聯(lián)動和遠程控制信號，可手動與自動相互轉(zhuǎn)換； 5）環(huán)境適應能力強，適用于各種惡劣環(huán)境，有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動及鼠咬等措施； 6）使用壽命長，有電池快速充電能力和管理能力； 7）節(jié)能，運行效率高，運行成本低； 8）有無人值守、自動操作功能； 9）報警功能齊全，能及時提供各種異常狀況的報警； 10）有強啟動功能，避免電池環(huán)節(jié)保護后無法啟動； 11）無煙霧、無噪音、無公害等； 12）維護簡單，維護費用低。

1.3 EPS應急電源的設(shè)計原理：  1）HY-YJ的EPS應急電源一般以單相為主，主要為應急照明場合（商場、娛樂場所、辦公場所、交易場所等）提供集中供電。當輸入電源正常時，市電一路通過轉(zhuǎn)換裝置輸出給日常照明，另一路通過充電器給電池組充電，當控制器檢測到市電中斷或異常時，向逆變器發(fā)出啟動信號，并控制互投轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)至逆變器輸出。當然，對于EPS的接法不同，還可以把EPS當作二路電源、三路電源使用。2）應急照明及HY-YJS一般適用于負載性質(zhì)比較復雜的場合，所以一般是三相混合型。主要適用場合為賓館、高層建筑、醫(yī)院、銀行等。 3）電機專用的變頻動力型EPS主要為電機類負載而設(shè)計，避免因電機起動過程中的大電流沖擊而損壞設(shè)備。被廣泛應用于大功率電動機負載，比如電梯、消防水泵、大型風機等。與其他EPS的不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當三相輸入市電正常時經(jīng)整流后給逆變器提供直流電，同時經(jīng)充電器對電池組充電；當三相輸入斷電或異常時，自動轉(zhuǎn)由電池組給變頻器提供直流電。當需要電機負載工作時，送給變頻器啟動信號(運行信號、遠程控制信號)，變頻器會立即輸出。從0～50Hz變頻，供給電動機進行變頻起動，當其頻率到達50Hz后保持正常運行。

1.4 EPS應急電源領(lǐng)域的現(xiàn)狀：    隨著科技的不斷發(fā)展，眾多的智能大廈拔地而起，人們在對其居住環(huán)境提出了更高要求的同時，也提出了電力保障和人身健康安全問題。但EPS的起步較發(fā)電機和UPS要晚，人們對其認識的程度還不夠，所以在眾多的應急供電場合，還是以發(fā)電機和UPS為主要應急供電方式來實現(xiàn)EPS的功能。就提供應急供電能力而言，這兩種方式已暴露出許多的不足之處。

2、 UPS/EPS的發(fā)展趨勢

2.1 UPS/EPS的控制技術(shù)    中小型UPS/EPS的AC／DC和DC／AC變換大多數(shù)仍采用模擬控制電路，AC／DC變換器的控制芯片大多數(shù)已集成化，使用簡單，工作可靠。DC／AC變換器的控制有兩種基本方式，一種是單閉環(huán)控制，另一種是雙閉環(huán)控制。前者控制電路簡單，但難于實現(xiàn)輸出端短路自動恢復。后者控制有電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)，電壓調(diào)節(jié)器的輸出為電流調(diào)節(jié)器的給定，因此，限制電流給定幅值也就限制了逆變器的最大輸出電流。當前，數(shù)字控制已成為新型UPS/EPS控制技術(shù)發(fā)展的主流，數(shù)字控制器具有精度高，抗干擾能力強，易于實現(xiàn)對UPS的檢測、故障診斷和隔離，易于實現(xiàn)遙控遙測，實現(xiàn)多臺UPS的并聯(lián)和熱插拔，易于實現(xiàn)對蓄電池的監(jiān)控和管理。也就是說，計算機的介入使UPS具備了智能化，可以使其運行在最優(yōu)狀態(tài)。

2.1.1 DSP的應用   采用數(shù)字信號處理器(DSP)的數(shù)字PWM技術(shù)，是數(shù)字控制技術(shù)的核心，用于保證UPS/EPS輸出電壓的質(zhì)量，即保證輸出電壓、頻率和輸出電壓波形滿足技術(shù)指標的要求。數(shù)字控制的另一個重要功能是實現(xiàn)UPS/EPS的初始自檢和運行自檢，進行故障保護和故障隔離，這是模擬控制器無法勝任的。由于數(shù)字控制器的靈活性，使UPS控制器的硬件電路可以標準化，從而簡化了生產(chǎn)、使用和維修，也大大提高了工作可靠性。

2.1.2 控制電路的全微處理器化   UPS/EPS電路是由以下幾部分組成的：主電路、驅(qū)動電路、監(jiān)控顯示及控制保護電路和通信界面電路。其中監(jiān)控、顯示及控制保護電路和通信界面電路，可以運用數(shù)字化設(shè)計技巧簡化其電路，并解決原類比電路需要調(diào)整、具有溫漂及參數(shù)調(diào)整不易的缺欠。采用的方法是： 1）全微處理器化利用微處理器來執(zhí)行監(jiān)控、顯示及控制保護電路和通信界面電路的功能； 2）半微處理器化利用類比電路處理快速反饋保護電路，而由處理器處理慢速反饋、報警、顯示及通信界面的功能。

2.2 蓄電池技術(shù)    蓄電池是UPS/EPS的心臟，不管UPS/EPS電路多么先進，其性能最終取決于它的電池，一旦電池失效，再好的UPS/EPS也無法提供不間斷供電。 目前，UPS/EPS一般都使用免維護密封鉛酸蓄電池，由于采用陰極吸收式密封技術(shù)，克服了普通蓄電池需要定期補水的缺點，具有“免維護”、使用方便、不污染環(huán)境、體積小、重量輕的優(yōu)點。它使用高氫過電位的板柵材料，減少了電池在存放和充電過程中的氣體分解。正極表面的超細玻璃纖維膜，阻止了活性物質(zhì)脫落，提高了電池的壽命。安全閥的使用使蓄電池很少產(chǎn)生氣體，又可使已產(chǎn)生的氧氣被負極鉛所吸收，使蓄電池無水的損失，達到了密封免維護的目的。一般情況下，影響電池性能的主要因素是連續(xù)充電，電池連續(xù)充電大約要減少一半的使用壽命。目前國外使用一種ABM三階段電池管理方案，即充電分成三個階段：第一階段是恒流均衡充電，將電池容量充到90％；第二階段是浮充充電，將電池容量充到100％，然后停止充電；第三階段是自然放電，在這個階段里，電池利用自身的漏電流放電，一直到規(guī)定的電壓下限，再重復上述的三個階段。這種方式改變了以前那種充滿電后，仍使電池處于一天24h的浮充狀態(tài)，因此延長了電池的壽命。 金屬化鎳氫電池具有高能量密度的優(yōu)點，而且又無鎳鎘電池可能造成的鎘污染，將其應用于UPS/EPS可以收到小型輕量化的優(yōu)點。但其缺點是售價太高。美國Alupower公司研發(fā)的高功率鉛－空氣備用電源裝置(RPU)，運行≥50h，功率從600W到6000W，電壓有DC24V和48V兩種，其能量密度是鉛酸電池的十多倍，重量只有鉛酸電池的1／10，所占空間只有鉛酸電池的1／7，有望取代鉛酸蓄電池應用于UPS/EPS。

3、EPS應急電源的發(fā)展趨勢    由于EPS所帶負載類型的復雜性和環(huán)境的相對固定性，針對不同場合、不同負載，可對EPS功能做得更貼近現(xiàn)實應用。其中包括以下幾方面。 1）結(jié)構(gòu)組成普通EPS為了更好地結(jié)合實際應用，往往采用“多合一”的結(jié)構(gòu)設(shè)計，但由于負載及環(huán)境的復雜性，也由此帶來設(shè)備標準化和設(shè)計院所、用戶選型的困難。解決的辦法是采用模塊化設(shè)計，將主機與輸入或輸出配電分離開來。主機模塊完成主要的能量轉(zhuǎn)換及通訊控制功能；配電模塊實現(xiàn)豐富的配電管理功能。主機模塊通過標準控制接口實現(xiàn)對配電模塊的管理，如雙電源自動切換功能，多回路輸出功能，消防聯(lián)動功能均應在配電模塊中實現(xiàn)。 2）配電模塊應增加功能EPS用于緊急負載的供電，其負載往往為非單一的負載，而這些負載在緊急情況下的關(guān)鍵程度不盡相同，因此，對于EPS來說，某些配電管理功能至關(guān)重要。 （1）順序啟動功能諸如，EPS的負載很大一部分是感性沖擊負載，具有較大的啟動電流，在選型時必須加大EPS容量，從而造成設(shè)備資源的浪費以及用戶成本的增加。實際上，由于EPS負載供電的可間斷性，EPS可增加一個8路或16路的可編程配電管理接口，通過對負載啟動的順序、時間進行控制，可在很大程度上解決啟動沖擊電流和加大選型容量的問題。（2）部分卸載功能由EPS負載性質(zhì)決定，當過載發(fā)生時，需要EPS盡可能繼續(xù)工作，而不能象UPS那樣進行保護性關(guān)機，因此，同樣可通過配電管理接口卸除次要負載。 3）電池管理由于EPS的使用環(huán)境一般較UPS惡劣，為盡可能延長蓄電池的使用壽命，充電器應同時具備以下功能：（1）可設(shè)定充電限流； （2）可設(shè)定電池放電終止電壓； （3）具有自動浮充功能，充電機制應符合DIN41773標準； （4）具有浮充電壓溫度補償功能； （5）智能電池檢測功能； （6）深放電保護(可強制應急)。 4）變頻起動功能目前變頻起動型EPS的設(shè)計，所示，主要著眼于解決較大電動機，如電梯、水泵、風機等負載的起動沖擊問題，但更為合理的設(shè)計，應該是在線式UPS與變頻器技術(shù)的完美結(jié)合。在線式UPS具有成熟的整流、電池管理技術(shù)；變頻器具有成熟的變頻控制技術(shù)，兩者的有機結(jié)合才是這一應用領(lǐng)域的最終發(fā)展方向。

     隨著社會的進步和發(fā)展，環(huán)境要求的不斷提高，消防意識也越來越被人們重視。EPS應急電源以其特有的優(yōu)越性將被人們認識和采用，在一個工程中，它可以靈活的運用在消防供電回路末端、個別重要場合等多種情況。在選擇應急電源上，不再只局限于柴油發(fā)電機了，因為它們各自的特點分別適用于不同的工程，這將為整個社會的安全提供更有力的保障。

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