EPS電源的自動(dòng)切換裝置與切換時(shí)間

為實(shí)現(xiàn)市電供電與逆變器供電之間的自動(dòng)切換，而EPS電源按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)需是后備式的，因此自動(dòng)切換裝置是EPS電源中必不可少的部件，也是影響EPS電源在可靠性方面的關(guān)鍵部件之一，因此易事特專門就自動(dòng)切換裝置進(jìn)行了下面的分析解釋。

　　根據(jù)EPS電源的輸出容量和負(fù)載要求不同，自動(dòng)切換裝置可采用功率繼電器、交流接觸器、互投開(kāi)關(guān)、固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）等構(gòu)成。對(duì)EPS的切換時(shí)間要求具有多樣性，比如，一般消防應(yīng)急照明要求切換時(shí)間小于5s，但是高危險(xiǎn)區(qū)域使用的消防應(yīng)急照明要求切換時(shí)間小于0.25s，為高壓氣體放電燈供電時(shí)不熄輝，則要求切換時(shí)間為數(shù)毫秒量級(jí)，而為風(fēng)機(jī)、泵類、卷簾門、電梯等負(fù)載供電時(shí)，根據(jù)應(yīng)用要求不同，切換時(shí)間也會(huì)在數(shù)毫秒等。

　　EPS電源與UPS電源不同之處在于多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)切換時(shí)間沒(méi)有很苛刻要求，在切換時(shí)間的要求也并不是越短越好，在能滿足應(yīng)用需求的大前提下，適當(dāng)慢一點(diǎn)切換可在其他方面獲益，比如可以降低損耗，減小暫態(tài)沖擊，提高可靠性等等方面，避免負(fù)載可能由于瞬間的斷電而導(dǎo)致工作失常等。市電正常時(shí)EPS電源的逆變器基本上都處于備用狀態(tài)，而且有冷備份與熱備份兩種工作方式。在冷備份時(shí)，逆變器只是控制部分處于工作狀態(tài)，功率部分處于加電待機(jī)狀態(tài)，但不起動(dòng)；熱備份時(shí)，整個(gè)逆變器處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，但不承擔(dān)負(fù)載。當(dāng)逆變器熱備份時(shí)，最短切換時(shí)間基本決定于所用切換裝置的動(dòng)作時(shí)間；而當(dāng)逆變器冷備份時(shí)，最短切換時(shí)間還要受逆變器其動(dòng)時(shí)間的制約。特別是容量較大的EPS電源，如果起動(dòng)過(guò)快，逆變變壓器和低通濾波器會(huì)產(chǎn)生很大的暫態(tài)沖擊，甚至可能損壞IGBT功率器件，因此逆變器一般都具備軟起動(dòng)特性，且功率越大，起動(dòng)越慢，大容量EPS逆變器的起動(dòng)時(shí)間可達(dá)數(shù)秒之久。如果要求更快的切換時(shí)間，則只能采取熱備份工作方式，此時(shí)EPS的待機(jī)損耗自然要增加許多，整機(jī)效率會(huì)較低。

　　至于使用哪種切換裝置，這主要是依據(jù)對(duì)切換時(shí)間的要求而定。如要求毫秒級(jí)的切換時(shí)間，那么就只能采用固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）切換，且逆變器要處于熱備狀態(tài)。與同容量的機(jī)械切換開(kāi)關(guān)相比，固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）切換的造價(jià)要高得多，通態(tài)損耗也會(huì)相對(duì)比較多。在對(duì)切換時(shí)間沒(méi)有苛刻要求的應(yīng)用場(chǎng)合，一般采用機(jī)械切換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，容量較小的EPS電源一般采用功率繼電器，功率較大的EPS通常采用互鎖的交流接觸器或自動(dòng)互投開(kāi)關(guān)。與交流接觸器相比，自動(dòng)互投開(kāi)關(guān)動(dòng)作較慢，但由于互投開(kāi)關(guān)具有機(jī)械自保持特性，對(duì)于不頻繁的切換而言，在長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性方面更具優(yōu)勢(shì)。

　　用固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）實(shí)現(xiàn)市電與逆變器輸出之間的快速切換技術(shù)雖在UPS電源中應(yīng)用多年，但也有所不同，UPS用功率繼電器（或接觸器）與固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）組合成一個(gè)旁路（BYPASS）切換裝置的，固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）主要是做瞬間過(guò)載旁路（BYPASS）切換，靠它瞬間使逆變器與電網(wǎng)有個(gè)短暫的并聯(lián)運(yùn)行，從而獲得瞬間無(wú)切換時(shí)間的供電（彌補(bǔ)了功率繼電器或接觸器的渡越時(shí)間）。關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)逆變器的鎖相運(yùn)行和對(duì)市電即時(shí)電壓的快速檢測(cè)與跟蹤。它并不是真真的斷電切換，因這種方式均為“在線式”UPS所用，真真的斷電切換工作時(shí)固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）是不參于工作的。當(dāng)其用于EPS電源時(shí)才真正是固態(tài)開(kāi)關(guān)（晶閘管）的參與斷電切換，EPS電源均為后備式是不設(shè)旁路接觸器的。就是處于在市電正常、逆變器也正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，即使是進(jìn)行不間斷的切換，在技術(shù)上也是可以做到的，但實(shí)際情況是，切換需要在市電突然發(fā)生中斷或故障時(shí)進(jìn)行，因市電中斷或故障的發(fā)生時(shí)刻是隨機(jī)的和非預(yù)知的，檢測(cè)確認(rèn)市電故障需要時(shí)間，此時(shí)的切換時(shí)間不可能小于檢測(cè)、確認(rèn)市電故障需要的時(shí)間。

　　為防止各種電源干擾導(dǎo)致誤動(dòng)作，檢測(cè)時(shí)間不能太短。實(shí)踐證明，當(dāng)檢測(cè)時(shí)間小于2ms時(shí)，檢測(cè)可靠性會(huì)明顯下降。因此小于2ms的切換時(shí)間是不可取。在EPS電源所應(yīng)用各類負(fù)載里，對(duì)切換時(shí)間要求最苛刻的應(yīng)當(dāng)是高壓氣體放電燈。雖然這種燈具不允許用于消防應(yīng)急照明，但由于其具有高強(qiáng)度、高效率的性能特點(diǎn)，在很多大型場(chǎng)館中都有應(yīng)用。但有這么一個(gè)問(wèn)題，那就是這種燈具一旦熄輝，需要冷卻后方能重新啟動(dòng)，為保證照明不發(fā)生中斷，EPS電源必須具備快速切換能力。根據(jù)對(duì)多種高壓氣體放電燈產(chǎn)品的測(cè)試，如果不采取適當(dāng)?shù)睦m(xù)流措施，5ms的電力中斷就有可能導(dǎo)致熄輝，個(gè)別產(chǎn)品甚至3ms電力中斷就會(huì)熄輝。而對(duì)于某些電梯類負(fù)載，毫秒級(jí)的切換顯然是沒(méi)有必要的，但切換時(shí)的瞬間中斷電源同樣有可能導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。此種情況需要通過(guò)EPS電源控制系統(tǒng)的延時(shí)適當(dāng)增加切換時(shí)間，才能保證電梯在應(yīng)急供電后繼續(xù)正常運(yùn)行。在有些應(yīng)用場(chǎng)合，為了實(shí)現(xiàn)零切換，要求將EPS設(shè)計(jì)成在線運(yùn)行方式，那么這時(shí)EPS電源實(shí)際就已經(jīng)變成一臺(tái)專用的UPS，逆變器是長(zhǎng)帶負(fù)荷工作的。