1.UPS系統(tǒng)改造的必要性

浙江浙能北侖發(fā)電有限公司機組配置的交流不間斷電源系統(tǒng)UPS，是為計算機監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、重要機、電、爐保護系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)及重要電磁閥等符合提供可靠的不間斷交流電源。老式的UPS采用單臺供電，經(jīng)過10多年的運行，已經(jīng)暴露出許多問題，如“瞬時切至旁路電源后又自行恢復(fù)至逆變器供電”,“晶閘管絕緣下降導(dǎo)致直流熔絲熔斷，UPS停運”等異常現(xiàn)象，嚴重威脅到機組的安全運行。隨著多機冗余并聯(lián)UPS供電技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，同時為了提高UPS供電的可靠性，公司對原單機供電的UPS進行改造，更換為雙機并聯(lián)冗余UPS供電系統(tǒng)。

2.雙機冗余UPS系統(tǒng)的主要功能特點及構(gòu)成

2.1主要功能特點

兩臺UPS完全相同,相當于二個UPS模塊并聯(lián),100%互為備用冗余,大大提高了系統(tǒng)的可靠性。可共用旁路電源,保證在大沖擊負載下無擾動切換。每臺UPS采用高速DSP數(shù)字技術(shù)精確計算并聯(lián)環(huán)流,應(yīng)用快速調(diào)節(jié)控制逆變器電壓和頻率使穩(wěn)態(tài)環(huán)流保證在1%以內(nèi)、允許瞬態(tài)擾動環(huán)流在10%以內(nèi)的算法,保證并聯(lián)在一起的逆變器穩(wěn)態(tài)環(huán)流很小、發(fā)熱很少、可靠性很高,又可以承受負載啟動變化時瞬態(tài)環(huán)流的變化而不退出并聯(lián)運行,即保證在小環(huán)流條件下使得并聯(lián)UPS的電壓幅值和頻率相同;正常工作時,每臺UPS只承擔50%的負載電流,它有利于降低單臺UPS的故障率。此外,它還具有優(yōu)良的容錯特性:如果在UPS運行中,其中一臺UPS出現(xiàn)故障,在并機邏輯控制電路的作用下,它在向用戶發(fā)出故障信號的同時,自動將故障UPS斷開,同時另一臺UPS自動承擔100%的負載,無需切換至旁路供電,安全可靠性得到了很大的提高,如圖1所示。

基于上述分析和大量運行統(tǒng)計資料證明:雙機并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)的可靠性要比單機UPS的可靠性提高4～5倍。

2.2主要構(gòu)成

(1)整流器

整流器的主要功能就是將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源提供給逆變器,逆變器再將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源輸出給負載。UPS使用12脈沖的全控整流器,如圖2所示。另裝有移相變壓器,電壓總諧波失真可以大大的減少,并且增加了輸入功率因數(shù);另增加輸入電感器以增強可靠度、降低輸入功率和減少諧波電流,大大減少電壓總諧波失真。該UPS還加裝了額外的低壓及高壓保護裝置，以便于提高可靠性并且在不正常狀況發(fā)生時關(guān)閉整流器。當輸入中斷或者整流器發(fā)生故障而沒有直流電源輸出給逆變器時，電廠提供的直流電源將為逆變器提供直流輸入，并由逆變器提供給負載。

(2)逆變器

逆變器負責將整流器或者電廠直流屏提供的直流電轉(zhuǎn)換為電壓幅度和頻率精確穩(wěn)定的交流電以滿足電力設(shè)備的需要,如圖3所示。

逆變器輸出電壓通過脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生。逆變器主要由IGBT、電感、電容、緩沖電路、控制電路和保護電路等組成。它能將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供負載使用。該UPS采用電壓限制電路以保證電壓在1%范圍內(nèi)變化。特別是安裝了補償電路以消除輸出波形失真。逆變器的每一個組件均能接受(165～285VDC)大范圍輸入電壓,使輸出保持在要求范圍內(nèi)的正弦波。此外,由于動態(tài)反饋電路的存在,逆變器可以在連接非線性負載的情況下保持正弦波輸出。

(3)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)由晶閘管構(gòu)成，它可以在極短的時間將負載由旁路電源供給轉(zhuǎn)為由逆變器供給，或由逆變器供給轉(zhuǎn)換為備用旁路供給,如圖4所示。

由于在控制電路中增加了檢測電路,