1、EPS應(yīng)急電源概述

1.1 EPS應(yīng)急電源的分類：目前市場(chǎng)上的EPS應(yīng)急電源品牌眾多，大家在設(shè)計(jì)上所采用的控制方式都不相同，但針對(duì)所帶負(fù)載的種類大小可分為三種：一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相EPS應(yīng)急電源,-------HY-YJ系列；二是用于空調(diào)、電梯、卷簾門、排氣風(fēng)機(jī)、水泵等電感性負(fù)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(dòng)機(jī)供電的變頻動(dòng)力型系列EPS------HY-YJP 系列。

1.2 EPS應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)要求：EPS應(yīng)急電源是2002年才迅猛發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，在設(shè)計(jì)EPS時(shí)應(yīng)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(shí)間一般在毫秒級(jí)(25ms)，以保證供電的及時(shí)性； 2）負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng)，包括電容性、電感性、混合型負(fù)載，而且過(guò)載能力和抗沖擊能力強(qiáng)； 3）有多路輸出，防止輸出單一形成的故障； 4）有消防聯(lián)動(dòng)和遠(yuǎn)程控制信號(hào)，可手動(dòng)與自動(dòng)相互轉(zhuǎn)換； 5）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適用于各種惡劣環(huán)境，有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動(dòng)及鼠咬等措施； 6）使用壽命長(zhǎng)，有電池快速充電能力和管理能力； 7）節(jié)能，運(yùn)行效率高，運(yùn)行成本低； 8）有無(wú)人值守、自動(dòng)操作功能； 9）報(bào)警功能齊全，能及時(shí)提供各種異常狀況的報(bào)警； 10）有強(qiáng)啟動(dòng)功能，避免電池環(huán)節(jié)保護(hù)后無(wú)法啟動(dòng)； 11）無(wú)煙霧、無(wú)噪音、無(wú)公害等； 12）維護(hù)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低。

1.3 EPS應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)原理：  1）HY-YJ的EPS應(yīng)急電源一般以單相為主，主要為應(yīng)急照明場(chǎng)合（商場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所、辦公場(chǎng)所、交易場(chǎng)所等）提供集中供電。當(dāng)輸入電源正常時(shí)，市電一路通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置輸出給日常照明，另一路通過(guò)充電器給電池組充電，當(dāng)控制器檢測(cè)到市電中斷或異常時(shí)，向逆變器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，并控制互投轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)至逆變器輸出。當(dāng)然，對(duì)于EPS的接法不同，還可以把EPS當(dāng)作二路電源、三路電源使用。2）應(yīng)急照明及HY-YJS一般適用于負(fù)載性質(zhì)比較復(fù)雜的場(chǎng)合，所以一般是三相混合型。主要適用場(chǎng)合為賓館、高層建筑、醫(yī)院、銀行等。 3）電機(jī)專用的變頻動(dòng)力型EPS主要為電機(jī)類負(fù)載而設(shè)計(jì)，避免因電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的大電流沖擊而損壞設(shè)備。被廣泛應(yīng)用于大功率電動(dòng)機(jī)負(fù)載，比如電梯、消防水泵、大型風(fēng)機(jī)等。與其他EPS的不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當(dāng)三相輸入市電正常時(shí)經(jīng)整流后給逆變器提供直流電，同時(shí)經(jīng)充電器對(duì)電池組充電；當(dāng)三相輸入斷電或異常時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)由電池組給變頻器提供直流電。當(dāng)需要電機(jī)負(fù)載工作時(shí)，送給變頻器啟動(dòng)信號(hào)(運(yùn)行信號(hào)、遠(yuǎn)程控制信號(hào))，變頻器會(huì)立即輸出。從0～50Hz變頻，供給電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻起動(dòng)，當(dāng)其頻率到達(dá)50Hz后保持正常運(yùn)行。

1.4 EPS應(yīng)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?cè)趯?duì)其居住環(huán)境提出了更高要求的同時(shí)，也提出了電力保障和人身健康安全問(wèn)題。但EPS的起步較發(fā)電機(jī)和UPS要晚，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)的程度還不夠，所以在眾多的應(yīng)急供電場(chǎng)合，還是以發(fā)電機(jī)和UPS為主要應(yīng)急供電方式來(lái)實(shí)現(xiàn)EPS的功能。就提供應(yīng)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(shì)

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(jiǎn)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(jiǎn)單，但難于實(shí)現(xiàn)輸出端短路自動(dòng)恢復(fù)。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(dāng)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(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的檢測(cè)、故障診斷和隔離，易于實(shí)現(xiàn)遙控遙測(cè)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)UPS的并聯(lián)和熱插拔，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的監(jiān)控和管理。也就是說(shuō)，計(jì)算機(jī)的介入使UPS具備了智能化，可以使其運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。

2.1.1 DSP的應(yīng)用   采用數(shù)字信號(hào)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(biāo)的要求。數(shù)字控制的另一個(gè)重要功能是實(shí)現(xiàn)UPS/EPS的初始自檢和運(yùn)行自檢，進(jìn)行故障保護(hù)和故障隔離，這是模擬控制器無(wú)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(biāo)準(zhǔn)化，從而簡(jiǎn)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(dòng)電路、監(jiān)控顯示及控制保護(hù)電路和通信界面電路。其中監(jiān)控、顯示及控制保護(hù)電路和通信界面電路，可以運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技巧簡(jiǎn)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(lái)執(zhí)行監(jiān)控、顯示及控制保護(hù)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(hù)電路，而由處理器處理慢速反饋、報(bào)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(jìn)，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(wú)法提供不間斷供電。 目前，UPS/EPS一般都使用免維護(hù)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(bǔ)水的缺點(diǎn)，具有“免維護(hù)”、使用方便、不污染環(huán)境、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。它使用高氫過(guò)電位的板柵材料，減少了電池在存放和充電過(guò)程中的氣體分解。正極表面的超細(xì)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(fù)極鉛所吸收，使蓄電池?zé)o水的損失，達(dá)到了密封免維護(hù)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(guó)外使用一種ABM三階段電池管理方案，即充電分成三個(gè)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(gè)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(fù)上述的三個(gè)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(zhǎng)了電池的壽命。 金屬化鎳氫電池具有高能量密度的優(yōu)點(diǎn)，而且又無(wú)鎳鎘電池可能造成的鎘污染，將其應(yīng)用于UPS/EPS可以收到小型輕量化的優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是售價(jià)太高。美國(guó)Alupower公司研發(fā)的高功率鉛－空氣備用電源裝置(RPU)，運(yùn)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(yīng)用于UPS/EPS。

3、EPS應(yīng)急電源的發(fā)展趨勢(shì)    由于EPS所帶負(fù)載類型的復(fù)雜性和環(huán)境的相對(duì)固定性，針對(duì)不同場(chǎng)合、不同負(fù)載，可對(duì)EPS功能做得更貼近現(xiàn)實(shí)應(yīng)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(shí)際應(yīng)用，往往采用“多合一”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但由于負(fù)載及環(huán)境的復(fù)雜性，也由此帶來(lái)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計(jì)院所、用戶選型的困難。解決的辦法是采用模塊化設(shè)計(jì)，將主機(jī)與輸入或輸出配電分離開(kāi)來(lái)。主機(jī)模塊完成主要的能量轉(zhuǎn)換及通訊控制功能；配電模塊實(shí)現(xiàn)豐富的配電管理功能。主機(jī)模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)控制接口實(shí)現(xiàn)對(duì)配電模塊的管理，如雙電源自動(dòng)切換功能，多回路輸出功能，消防聯(lián)動(dòng)功能均應(yīng)在配電模塊中實(shí)現(xiàn)。 2）配電模塊應(yīng)增加功能EPS用于緊急負(fù)載的供電，其負(fù)載往往為非單一的負(fù)載，而這些負(fù)載在緊急情況下的關(guān)鍵程度不盡相同，因此，對(duì)于EPS來(lái)說(shuō)，某些配電管理功能至關(guān)重要。 （1）順序啟動(dòng)功能諸如，EPS的負(fù)載很大一部分是感性沖擊負(fù)載，具有較大的啟動(dòng)電流，在選型時(shí)必須加大EPS容量，從而造成設(shè)備資源的浪費(fèi)以及用戶成本的增加。實(shí)際上，由于EPS負(fù)載供電的可間斷性，EPS可增加一個(gè)8路或16路的可編程配電管理接口，通過(guò)對(duì)負(fù)載啟動(dòng)的順序、時(shí)間進(jìn)行控制，可在很大程度上解決啟動(dòng)沖擊電流和加大選型容量的問(wèn)題。（2）部分卸載功能由EPS負(fù)載性質(zhì)決定，當(dāng)過(guò)載發(fā)生時(shí)，需要EPS盡可能繼續(xù)工作，而不能象UPS那樣進(jìn)行保護(hù)性關(guān)機(jī)，因此，同樣可通過(guò)配電管理接口卸除次要負(fù)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(zhǎng)蓄電池的使用壽命，充電器應(yīng)同時(shí)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(dòng)浮充功能，充電機(jī)制應(yīng)符合DIN41773標(biāo)準(zhǔn)； （4）具有浮充電壓溫度補(bǔ)償功能； （5）智能電池檢測(cè)功能； （6）深放電保護(hù)(可強(qiáng)制應(yīng)急)。 4）變頻起動(dòng)功能目前變頻起動(dòng)型EPS的設(shè)計(jì)，所示，主要著眼于解決較大電動(dòng)機(jī)，如電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等負(fù)載的起動(dòng)沖擊問(wèn)題，但更為合理的設(shè)計(jì)，應(yīng)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(jī)結(jié)合才是這一應(yīng)用領(lǐng)域的最終發(fā)展方向。

     隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，環(huán)境要求的不斷提高，消防意識(shí)也越來(lái)越被人們重視。EPS應(yīng)急電源以其特有的優(yōu)越性將被人們認(rèn)識(shí)和采用，在一個(gè)工程中，它可以靈活的運(yùn)用在消防供電回路末端、個(gè)別重要場(chǎng)合等多種情況。在選擇應(yīng)急電源上，不再只局限于柴油發(fā)電機(jī)了，因?yàn)樗鼈兏髯缘奶攸c(diǎn)分別適用于不同的工程，這將為整個(gè)社會(huì)的安全提供更有力的保障。

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