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產品簡介
詳細介紹
EPS消防應急電源EPS-93KW 三相動力型整流器采用全控型開關管取代傳統的半控型開關管或二極管，以PWM斬控整流取代了相近整流或不控整流，具有以下幾大優良性能：
(1) 交流側電流正弦波；
(2) 交流側功率因數可控(如單位功率因數控制)；
(3) 電能雙向傳輸；
(4) 較快的動態控制響應。
顯然，由于電能的雙向傳輸，PWM整流器就已經不是傳統意義上的AC／DC變換器了，當PWM整流器從電網吸收電能時，其運行于整流工作狀態，作為整流器工作；而當PWM整流器向電網傳輸電能時，其運行于逆變狀態，作為逆變器工作，所以PWM整流器是集整流與逆變于一身的新型變換器。具體工作原理不做詳細介紹。
EPS消防應急電源EPS-93KW 三相動力型工作原理
新型的EPS應急電源工作原理如圖2所示：
可以看出，他也是后備式電源。在結構上"充電電路"與"逆變電路"合并為一個整流／逆變電路，即PWM整流器。他能夠實現傳統的EPS寬／放電的功能，具體的工作過程是這樣的：當市電正常時，Ks合并，即市電同時給負載和電池供電，PWM整流器工作于整流狀態，蓄電池浮充。當市電異常時，為了防止電能回饋電網，Ks斷開，由電池給負載供電，PWM整流器工作于逆變狀態，蓄電池放電。同時，檢測蓄電池端電壓，直到端電壓下降到放電終止電壓時，即蓄電池放電完畢，自動關閉PWM整流器。應該重新充電才能重新使用。由于PWM整流器能夠進行控制功率因數，所以給定電流信號應與電網電壓同相(整流)，或者反向(逆變)，實現單位功率因數控制，凈化電網，提高效率。
3 新型EPS應急電源工作過程及仿真
3.1 新型EPS應急電源工作過程分析
新型EPS的功能應該滿足傳統EPS的功能和蓄電池的充電要求。這里所說的蓄電池是指閥控鉛酸蓄電池。蓄電池理想充電電流是指數下降的。一般情況下，蓄電池的充電過程可分恒流充電，恒壓充電和浮充三個過程。當市電異常時，蓄電池放電給負載供電，PWM整流器進入逆變放電狀態，即無源逆變過程?！ ?nbsp;
蓄電池在使用過程中，容量是不斷下降的，當電池容量衰減至初始值的80％時，進入快速失效期，容量衰減加快，普遍認為容量低于初始值的80的蓄電池為失效電池。所以電池容量檢測是至關重要的。根據PWM整流器能量雙向傳輸的優點，可以采用放電法進行容量檢測，并把所放出來的電放回電網，既安全，又高效。具體的過程是這樣的：
當系統工作過程轉入容量檢測過程后，控制放電電流為一恒定負值I(充電方向為正)。此時，蓄電池作為電源，電網作為負載，PWM整流器工作在有源逆變狀態。當電流穩定到給定值I后，開始計時。同時，循環檢測各單節電池電壓，有任一個單節電池電壓低于規定值時，放電完畢，讀取放電時間T。那么電池容量就是I·T(安時)。當測量完成后，馬上對蓄電池進行充電，減少電網突然斷電的危險性。
可見，新型EPS應急電源的工作過程可分為5種：恒流充電過程、恒壓充電過程、浮充過程、無源逆變過程和有源逆變過程。其中恒壓充電過程與浮充過程的控制方案是相同的，電壓給定值不同；恒流充電過程與有源逆變過程的控制方案也是相同的，他們*區別是電流給定值相反，大小也不相同；無源逆變過程則是一般的電池逆變過程，只要控制輸出電壓的頻率和幅值。
3.2 工作過程仿真分析
根據新型EPS五個工作過程的特點，簡要闡述各個過程的控制方案。利用Matlab的Simulink強大的仿真能力，對各個工作過程進行仿真，給出PWM整流器直流側與交流側的電壓／電流仿真波形圖，并進行簡單分析。
3.2.1 恒壓充電與浮充仿真分析
恒壓充電與浮充的控制系統采用雙環結構，即電流內環和電壓外環，電壓外環采用PI凋節，使蓄電池的端電壓給定電壓值。內環采用P調節，進行電流正弦波和高功率因數控制。
蓄電池在充電過程中，對電網來說，蓄電池是一個負載，高功率閃數控制時，PWM整流器網側電流電壓信號。從圖3和圖4中可以看出，蓄電池充電初期，電流幅值較大，當t=0.1 s時。電流幅值減少，蓄電池端電壓達到穩態值；當蓄電池由恒壓充電到浮充電(電壓稍降)時，蓄電池有短暫的放電過程，即t=0.25 s處電流與電壓反相；蓄電池進入浮充狀態后，充電電流明顯降低。
3.2.2 恒流充電與有源逆變仿真分析
恒流充電與有源逆變的控制系統也是由雙環結構，內環是電流環(交流)，采用P調節，達到交流側的電流為正弦波和高功率因數，而外環仍然是電流環(直流)，采用PI調節，控制直流側的電流給定信號，實現恒流充電或者有源逆變功能。
圖5和圖6是40 A的恒流充電到40 A的有源逆變仿真的電壓／電流波形。在恒流充電過程，交流側電壓與電流同相，蓄電池吸收電網能量；在有源逆變過程，交流側電壓與電流反相，蓄電池給電網供電，放電電流基本恒定，可以進行蓄電池容量測量。
3.2.3 無源逆變仿真分析
無源逆變即蓄電池給負載供電的過程。跟其他一般逆變控制方法相同，控制輸出電壓的頻率與幅值不變。從圖7可以看出，當t=0.2 s時，并聯一個電阻，模擬負載的擾動，逆變電壓的波形基本不變，可見逆變電源有一定的帶負載能力，魯棒性較好。
4 結 語
根據PWM整流器的優點所設計的新型EPS應急電源實現了蓄電池管理的自動化和數字化。對提高后備電源系統的安全運行、可靠性和延長蓄電池的使用壽命也有著十分重要的意義。通過對新型EPS應急電源的各個工作過程的分析和仿真，對新型EPS具有更加全面、更加深入的認識，是進一步研究和設計的基礎，在深入研究中發揮重要作用。