本文热词：山特UPS电源,UPS电源

山特UPS电源是目前市场上应用最广泛的UPS电源品牌，山特UPS在需要保证不间断负载的应用场合下，有时候客户会发现UPS频繁使用DC BUS高压保护，或者负功能保护等多功率问题，从而造成UPS电力质量问题。在大多数情况下，UPS电源的负载部分，例如电机，激光打印机，空调等，都存在感性负载。在工业应用中，必须充分掌握匹配的关键环节，以便有较高的功率保护水平。匹配发生器是一个重要的考虑因素。

UPS通常是为保护关键IT设备而设计的，电路的结构主要是根据IT设备设计的特点。例如，目前的IT设备主要是使用开关电源，而欧盟的规定要求超过75W，所以UPS主要是面临功率因数校正的负载，一般情况下其特性是功率因数接近1恒功率加载。在大功率电气设备中，有一些旧设备在使用，这些设备通常是基于6脉冲整流器或12脉冲整流器技术，其特点是恒功率非线性整流负载。

无论是采用PFC开关电源还是脉冲整流电源，电源的实际部分都只能是正的，能量不会回到主电源上，所以要注意UPS设计在恒功率负载下的可靠性，以及具有非线性整流负载的谐波控制能力，以及电压稳态精度和动态恢复速度，而不需要能量反馈的特殊要求。特别是在UPS具有大量智能设计之后，从负载向UPS反馈能量的DC总线经常被视为故障状态。

另一方面，电路架构中常用的UPS结构是整流+电池升压+逆变器结构，大部分UPS整流器和电池升压都是采用升压或变形的电路，能量只能来自城市电力和电池流向直流母线，但不是逆向流动。这样，即使软件允许能量反馈，当能量反馈发生时，能量也会储存在直流母线中，造成直流母线上升，最终导致UPS跳闸保护。

电机负载和IT设备常见的开关电源的特点完全不一样，与启动/制动等显示了很多工作，而且与电机后面的负载会有很大的不同，完全不像IT开关电源供应这只是加载/卸载。因此，具体的解决方案还需要分别考虑电机背后的情况与负载进行处理。

电机在启动时具有非常高的瞬态冲击，如果没有额外的帮助，则需要Hills UPS电源能够瞬间提供大量的电力。对于IT设备的UPS设计，一般是短时间设计的功率仅为2倍，而有些UPS只有1.5倍。对于大功率负载，软件限流算法或硬件限流电路会产生影响，从而影响电机启动。具有LineSupport功能，当负载功率大时，可以通过旁路供电。但是，在电池模式下，不能通过旁路共享电源，这可能会导致电机异常启动。在供电能力至关重要的时刻，您需要选择更强大的Hills UPS。

电机在制动过程中具有再生能量。此时的反馈能量不仅是电机本身存储的能量，还有与电机连接的负载的惯性和势能存储的能量。以电梯为例，当电梯上升时，需要电机提供能量。

当电梯下行时，如果电梯的重量在下降过程中超过电阻值，则将成为发电装置，驱动发电机发电。再生的电力可能被逆转回到UPS。另外，在电机的应用中还有一个需要考虑的因素，即变频调速装置。不同的UPS系统的频率控制装置是不一样的。

在输入端是一个带有附加直流或交流侧滤波器的六脉冲整流器，以及一个直流母线制动电阻。当电机产生能量反馈时，逆变器直流母线将被充满。当直流母线达到预设的电压点时，再生制动电阻控制消耗反馈能量。这种方式是目前业界最常见的方式，优点是简单可靠，而且对于UPS转换器来说是一种标准的非线性整流器负载，与IT负载非常接近。当然，缺点是电机反馈的能量转化为热量消耗而不被重复使用。

为了节约能源，一些高端变频器采用背靠背结构，而普通变频器还可以通过增加能量回馈模块来回馈电机反馈的能量。见下文。

对于这种类型的变频器，由电机再生的电能仍会反馈到UPS电源中，使得UPS电源面临类似于直接连接电机的问题。

有一类特殊的逆变器使用矩阵转换器的结构，如下图所示。由于没有储能元件，所有能量直接在输入和输出端传输，UPS和直接连接电机没有区别。

当然，如果UPS电源直流母线有足够的容量，直流母线由电机反馈的能量足够高到可以接受的程度，那么提供给电机的平均功率仍然是正的，UPS电源仍然可以使用置信度。但是，UPS电源通常没有这么大的直流母线电容，所以必须考虑其他方式来解决电机负载能量反馈问题。为了简单起见，这里仅讨论UPS电源单机的解决方案。并联系统中的负功率保护问题涉及许多其他并联系统模块设计，而不仅仅是电机再生能量。

一些UPS在电路架构上使用完全双向的结构，如下图所示。哪个PFC，逆变器甚至电池的DC / DC都能保证双向的能量流动。

原则上，只要软件减轻PFC阶段和逆变器中的复杂功率限制，UPS就完全能够在双向模式下工作：在市电模式下，通过PFC的能量反馈返回到电源;在电池模式下，能量通过双向DC / DC反馈到电池。但是还有一些因素需要考虑，比如：

电网是否允许能量反馈？

能量反馈网格需要满足这些规范？

电池允许的充电功率是多少？

主要问题是电网是否允许再生能量反馈。电网在不同地方的要求可能不尽相同。对于一些功率密集型负载，出于稳定性原因，电网可能不需要能量反馈。如果输入是使用典型的柴油发电机，则不会返回能量。

在允许能量反馈到电网的前提下，太阳能发电系统已经面临的安全问题必须得到考虑。当能量回馈给电网并且此时电网断电时，会出现所谓的孤岛问题。如果反馈过程中的电网出现短时低压等异常情况，UPS能量反馈也应该能正常工作一段时间。为此，适用于可再生能源发电技术，如孤岛检测，低电压穿越等技术性工作需要配备UPS。

在电池模式下，常用的铅酸电池在允许电流不同时充放电，最大电流充电量要小得多。这意味着如果负载反馈能量高，充电电流也会很大。为此，电池模式下的兼容电池负载需要使用足够的电池组来分配充电电流。另一方面，一般的UPS的充电功率是根据所配备的普通电池组的容量来计算的，如果要提高充电功率，这部分电路还需要特殊的设计。

UPS电源适用于其他电路架构，如下面的常见结构，电池升压和PFC都是单向工作的，也就是说电机的再生能量不是灌注到电源或电池上，还必须想办法。

在市电模式下，最简单的方法是使用旁路解决方案。只要发现负载反馈能量太大，将UPS电源置于旁路模式，通过旁路吸收电机再生能量。但是，这种方法仅限于旁路真的是市电并且可以正常使用的事实。因此，其应用有一定的局限性。如果您询问UPS是处于主电源模式还是使用电池模式，或者使用发电机进行输入，可以使用电机负载，您还必须使用其他方式。

另一种不受电源和电池模式限制的简单方法是像变频器一样增加制动电阻来消耗额外的能量。这种设计在逆变器中已经非常成熟，可以很容易地移植到UPS上使用。由于传统的UPS电源没有专用于制动的IGBT，因此制动电阻和制动IGBT需要单独设计为一个模块，可以根据需要作为可选配件使用。

能量反馈模块在变频器上也是成熟的技术，当然这里也可以使用。但是，能量反馈模块的原理是将电机反馈的能量传递给电网。因此，能量反馈模块不能用于电池模式或输入是发电机。

在UPS充电器设计中，通常的做法是从直流总线通过电路降压器给电池充电。通过这种方式，可以解决电机的能量反馈问题：充电器将多余的能量转移到电池上进行存储，无论是在主电源模式还是在电池模式下。当电池充电到一定程度时，就会转移到电池模式，把能量释放到一个相对较低的水平。这样，通过稍微减少电池备用时间，换取电机负载的问题。

如下所示。

在市电模式下，能量通过PFC，DCBUS，INV的交流电压输出从主电源供给负载，充电器从DCBUS获取电力给电池充电。在电池模式下，电池电源通过DC / DC，DCBUS和INV提供给负载。

当电机能量反馈发生时，能量流将改变。在市电模式下，如果由于反馈能量而导致BUS电压较高，则需要停止市电，并将充电器将能量传输至电池终端。

当能量反馈结束时，您需要检查电池是否充满电。如果已满，则需要在电池模式下释放部分电源，以便为下一个电机能量反馈留出空间。然后回到主线模式再次工作。在主电源模式下，充电器还可以确保电池电量不足，但是还有余地储存能量。

在电池模式下比较简单，只要BUS由于复杂的逆变电源而高，关掉电池DC / DC，打开充电器，直到电机能量反馈结束，然后回到电池DC / DC工作。这种解决方案的好处是，电机返回的能量只能返回到电池，并在稍后的适当时间释放，而不是返回主电源，从而防止太阳能并网发电等问题。

显然，这个过程非常符合混合动力汽车的原理。同样，智能电池能源管理也是关键。如果充电阈值设置得太高，电池可能会损坏;如果放电阈值设置的太低，可能会影响电源关闭的备公用时间。同样，充电器的容量和电池的最大允许充电电流也是设计中要考虑的重要因素。

结论是：

山特UPS电源在感性负载的应用中，当负载是一个产生再生能量的电机时，一般的山特UPS电源系统由于电机制动能量反馈到UPS的直流母线或直流母线高压保护。为了兼容这种类型的负载，山特UPS电源系统需要额外的功能模块才能达到可靠工作的目的。最可靠和最简单的方法是为UPS配备一个包含电阻和开关的可选制动模块。当电机制动时，电机反馈的能量可以通过制动模块消散。

为了进一步提高能源效率，我们可以通过调整电池容量和充电器功率来选择电池储能方法来恢复再生制动能量。通过智能电池能量管理，电池组总是有足够空间承受下一次能量反馈，使UPS电源在电机负载条件下可靠运行，并节省更多能源。
如山特UPS的输出部分增加了带电阻器和开关，逆变器等设备，当电动机启动时由上述设备可消耗对电动机的冲击，从而保护UPS电源的目的，山特UPS发电机感知负载装置与工作默契，让用户无后顾之忧。

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