周 宇

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心烏海廣播發(fā)射中心臺 內(nèi)蒙古 烏海市 016000

廣播發(fā)射臺中的發(fā)射機、監(jiān)控設備、信號源系統(tǒng)等均需要穩(wěn)定的電源，進而提高安全播出能力，一方面市電中斷后，啟動自備發(fā)電機需要一定的時間，且斷電后給發(fā)射機、服務器、磁盤陣列等設備帶來很大的損壞；另一方面UPS憑借其整流器、逆變器的穩(wěn)壓功能，與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓器相比，對電壓波動、電壓浪涌、電壓瞬變等有很好的調(diào)節(jié)和過濾作用。當市電中斷時UPS能提供穩(wěn)定的不間斷電源，有充足的時間啟動自備電源，杜絕瞬間停電、供電給電子設備帶來的損壞，同時可以提高功率，減少對電網(wǎng)諧波的污染，當外部電壓波動范圍加大時，依然提供穩(wěn)定的電壓。

1 UPS蓄電池的計算

烏海廣播發(fā)射中心臺使用的華為5000-E在線式UPS，采用模塊化技術，易維護、易擴容，由UPS5000-E-120K-FM主機箱、3臺30kVA功率模塊、40塊12V150A蓄電池組成，發(fā)射機房功率大小為32kW，UPS的負載功率為0.95，所以需要的功率為32/0.95=33.6kVA，需要2臺30kVA功率模塊，冗余1臺作為備份。

UPS備用電池蓄電時間計算，已知單個電池（12V）放電功率計算公式為：

P：UPS負載功率32kW（含發(fā)射機、監(jiān)控設備、信源設備等）；

η：逆變器效率，根據(jù)設備參數(shù)提供，η=0.95；

n：串聯(lián)12V電池的個數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)為40；

帶入公式W=32×1000/（0.96×40×6）=138.8W

電池類別為6-GFM-150U，根據(jù)電池恒功率放電數(shù)據(jù)表查得，如表1所示，電池蓄電時間在1個半小時左右。

表1 電池恒功率放電數(shù)據(jù)表

2 UPS的工作原理

UPS不間斷電源能夠在市電中斷時通過蓄電池繼續(xù)為發(fā)射系統(tǒng)、信源系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)提供不間斷的交流電，同時具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻等作用，提高市電的純凈度，如圖1所示。

圖1 UPS不間斷電源工作原理圖

2.1 正常工作模式

當市電輸入380V交流電壓時，經(jīng)由EMI/RFI濾波器對來自電網(wǎng)的傳導型電磁干擾和射頻干擾進行適當?shù)乃p抑制后，一路經(jīng)過充電器對40塊鉛酸蓄電池進行浮充電，時刻保持滿容量狀態(tài)；二路經(jīng)過由PFC電路組成的整流器將輸入交流電AC380V整流為直流DC370V左右，再由I字三電平全控橋逆變器將直流DC370V轉換成交流電AC380V，輸送給發(fā)射機、服務器等負載。

2.2 旁路模式

當UPS中整流器、逆變器等元器件出現(xiàn)故障或需要維護時，切換至旁路工作通道，旁路電源會直接給負載提供能量，旁路通道無任何元器件，無濾波、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻等功能。旁路供電和逆變器供電開關由3只雙向SCR（可控硅）無觸點靜態(tài)開關組成，可確保輸出電壓波形的連續(xù)性和平滑性，UPS在同步鎖相時切換時間為0ms。

2.3 電池模式

當市電輸入中斷或者整流器發(fā)生異常時，UPS轉換為電池供電模式，此時整流器、充電器不工作，逆變器通過40塊12V蓄電池將直流DC370V轉換成交流AC380V，持續(xù)給發(fā)射機、監(jiān)控設備等負載供電，時間根據(jù)電池容量決定，烏海廣播發(fā)射中心臺持續(xù)供電時間預計為1個半小時左右，留有充足的自備電源啟動時間和搶修時間，逆變器的效率為95%。

2.4 ECO模式

ECO模式為UPS經(jīng)濟運行模式，當旁路輸入在ECO電壓和頻率范圍內(nèi)，且滿足其它ECO供電條件時，UPS優(yōu)先旁路輸出，逆變器待機，當旁路電壓不在ECO電壓范圍內(nèi)時，負載將由旁路轉向逆變器供電。無論是旁路還是逆變器供電，整流器都將處于開啟狀態(tài)并通過充電器為電池充電。這種工作模式，可以獲得更高效率。

3 UPS的常見故障及處理方法

華為UPS5000-E為集中調(diào)度+分散控制的架構，控制單元ECO用來處理機柜內(nèi)和機柜間信號和狀態(tài)，并將這些狀態(tài)和信息傳送給其它模塊進行護理，出現(xiàn)故障時，LCD界面會有相應的告警信息。

（1）當UPS整流器無法正常工作，母線電壓未能升起，可能的原因有市電電壓超出供電上限280V或低于供電下限80V，應及時測量確認是否超出規(guī)定范圍，若超出規(guī)格，及時聯(lián)系電力公司處理，也可能是PFC軟起失敗、功率模塊故障，處理方法為及時更換功率模塊。

（2）當蜂鳴器長響，故障燈亮，UPS轉為旁路供電，逆變器故障，可能是輸出負載過載或短路，應減小負載或排除負載短路故障，也可能是功率模塊故障，處理方法為及時更換功率模塊。

（3）當蜂鳴器長響，故障燈亮，充電功能失效，可能是充電器器件失效或充電器過流，應及時更換功率模塊；充電器欠壓，應確認電池節(jié)數(shù)參數(shù)設置是否正確，若參數(shù)正確，告警依然存在，則需更換功率模塊。

（4）當市電正常時，UPS工作在旁路模式，沒有通過逆變器工作，可能設置成了ECO模式或旁路切換次數(shù)達到限制次數(shù)，應更改設置工作模式，同時進入LCD進行“故障清除”操作。

（5）當蜂鳴器長鳴，故障燈亮，可能是旁路晶閘管損壞，需進行及時更換旁路模塊，也可能旁路溫度過高，應降低輸出負載，或改善通風環(huán)境。

結束語

UPS不間斷電源因穩(wěn)定性、可靠性高的特點，給廣播發(fā)射臺安全播出提供了強有力的保障，能夠很好地保護發(fā)射機、服務器等元器件免受供電異常帶來的損壞，也給值班人員留有了大量的緩沖時間，在自動化、網(wǎng)絡化、信息化發(fā)展的今天，UPS不間斷電源顯得更加重要。