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EPS應(yīng)急電源設(shè)計(jì)及發(fā)展
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EPS應(yīng)急電源已被廣泛應(yīng)用于建筑電氣領(lǐng)域和特殊應(yīng)急供電場合。隨著社會(huì)發(fā)展，越是信息化、現(xiàn)代化，就越依賴于電力。突然的斷電必然會(huì)給人們正常的生活秩序和學(xué)習(xí)帶來影響，尤其是對于生產(chǎn)、生活中特別重要的負(fù)荷，一旦中斷供電，將會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。然而，電力故障具有突發(fā)性，不以人們的意志為轉(zhuǎn)移，即使電網(wǎng)設(shè)施再先進(jìn)，意外的斷電也在所難免。目前，城市供電系統(tǒng)的安全對策一般是采用并網(wǎng)供電，為城市電力提供可靠的電源保護(hù)。但從企業(yè)及工業(yè)、民用建筑使用情況來看，僅僅靠公用電網(wǎng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須具備應(yīng)急供電系統(tǒng)（EPS），其重要性是在事故發(fā)生的情況下確保提供所需的應(yīng)急電力，以有效降低因?yàn)閿嚯姸斐傻膿p失，為人們生產(chǎn)和生活安全提供保障。因此，EPS也被稱為“城市生命線系統(tǒng)”的重要組成部分。
一、EPS應(yīng)急電源的分類
目前市場上的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和控制手段不盡相同，但針對所帶負(fù)載的種類大致可以歸納為以下三種：一是主要用于應(yīng)急照明和事故照明的單相EPS相應(yīng)我公司的YJ/D系列；二是用于應(yīng)急照明、事故照明之外，還有應(yīng)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供電的三相系列EPS相應(yīng)我公司YJ/S系列；三是直接給電動(dòng)機(jī)供電的變頻系列EPS相應(yīng)我公司YJ/P系列。
二、EPS應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)要求
EPS應(yīng)急電源可以說是近兩年才迅猛發(fā)展起來的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，相比于發(fā)展成熟的UPS而言，有相同之處，也有不同之處。其相同點(diǎn)在于都具備在市電故障(中斷)情況下繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能，均采用了IGBT逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。不同之處是UPS除了提供不間斷供電外，還兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|(zhì)的功能，而EPS應(yīng)急電源則主要解決市電故障時(shí)的應(yīng)急供電問題；UPS主要是為IT行業(yè)設(shè)備提供用電保障，EPS應(yīng)急電源則適用于各種行業(yè)；UPS供電模式要求切換時(shí)間很短(0～10ms)，EPS應(yīng)急電源則相對較寬(0～4s)；UPS主要帶計(jì)算機(jī)類負(fù)載，而EPS應(yīng)急電源所帶負(fù)載混雜；UPS對于運(yùn)行環(huán)境要求較高，EPS應(yīng)急電源則要求能適應(yīng)各種環(huán)境；UPS以一般用戶監(jiān)控為主，EPS應(yīng)急電源主要用于應(yīng)急供電，要求與消防聯(lián)動(dòng)；UPS以維護(hù)信息傳輸暢通為主要目的，EPS應(yīng)急電源以防范重大災(zāi)難事故為主要目的?？梢孕蜗蟮乇扔?，UPS以“救數(shù)據(jù)”為主，而EPS以“救人”為主。一般EPS功率較大，機(jī)內(nèi)的逆變器處于備用狀態(tài)。
鑒于EPS應(yīng)急電源的主要設(shè)計(jì)思想是在市電突然中斷時(shí)提供安全可靠的應(yīng)急電力供應(yīng)，有效避免發(fā)生災(zāi)害時(shí)的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失為原則。因此，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，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)后無法啟動(dòng)；
11）無煙霧、無噪音、無公害等；
12）維護(hù)簡單，維護(hù)費(fèi)用低。
三、EPS應(yīng)急電源的設(shè)計(jì)原理
1應(yīng)急照明和事故照明類照明型的EPS一般以單相為主，主要為應(yīng)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(dāng)輸入電源正常時(shí)，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(dāng)控制器檢測到市電中斷或異常(偏低或偏高)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)急照明及混合型負(fù)載類此類型EPS一般適用于負(fù)載性質(zhì)比較復(fù)雜的場合，譬如既有照明型負(fù)載，又有動(dòng)力型負(fù)載，所以一般以三相居多。適用場合為賓館、高層建筑、醫(yī)院、大型商場等。
3電機(jī)專用的變頻起動(dòng)類此種類型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)等)，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。
四、EPS應(yīng)急電源與其他應(yīng)急供電方式的比較
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(shí)，也提出了電力保障和消防安全問題。但EPS的起步較發(fā)電機(jī)和UPS要晚，人們對其認(rèn)識(shí)的程度還不夠，所以在眾多的應(yīng)急供電場合，還是以發(fā)電機(jī)和UPS為主要應(yīng)急供電方式來實(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不足之處。
1用柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源是目前大部分工程所采用的，也是最常見的應(yīng)急備用電源，由于柴油發(fā)電機(jī)的容量較大，可并機(jī)運(yùn)行且連續(xù)供電時(shí)間長，所以已經(jīng)有較長的應(yīng)用歷史。然而，無論發(fā)電機(jī)的起動(dòng)速度有多快，從停電后使發(fā)電機(jī)接到起動(dòng)信號(hào)開始，至發(fā)電機(jī)電壓、頻率等達(dá)到穩(wěn)定可以供電時(shí)為止，至少需要數(shù)十s至數(shù)min，這段時(shí)間，所有用電設(shè)備均停止工作，就可能造成少數(shù)設(shè)備的損壞或出現(xiàn)生命財(cái)產(chǎn)的安全問題。而EPS的啟動(dòng)一般不會(huì)超過25ms，所以不會(huì)影響設(shè)備的正常工作。
另一方面，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)用在應(yīng)急供電場合，有諸多不利之處，主要有：
1）在高層建筑中，柴油發(fā)電機(jī)組一般放在地下室，設(shè)計(jì)難度大，造價(jià)高，配備進(jìn)風(fēng)、冷卻、排煙、減震、消音等設(shè)施都需要充分考慮；
2）存在火災(zāi)隱患。其油罐像一個(gè)極為危險(xiǎn)的“”，萬一失火，后果不堪設(shè)想；
3）日常維護(hù)比較頻繁，工作量大；
4）柴油發(fā)電機(jī)噪音大，產(chǎn)生公害；
5）排煙中有大量的二氧化硫，污染嚴(yán)重，影響環(huán)保。
五、UPS/EPS應(yīng)急電源的發(fā)展趨勢
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(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。
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