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华体会官网-新型EPS电源工作过程及仿真研究

更新时间  2021-08-29 00:19 阅读
本文摘要:1传统EPS应急电源 工程供电设计中对于一、二类最重要负荷必须考虑到供电连续性的措施。除了双电源,双回路供电外,还须要备有应急电源。应急电源是与电网在电气上独立国家的各种电源,还包括柴油发电机组和蓄电池,其中蓄电池又分成。 EPS(Emergen-cyPowerSupply)和UPS(UninterruptablePowerSystem)。

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1传统EPS应急电源  工程供电设计中对于一、二类最重要负荷必须考虑到供电连续性的措施。除了双电源,双回路供电外,还须要备有应急电源。应急电源是与电网在电气上独立国家的各种电源,还包括柴油发电机组和蓄电池,其中蓄电池又分成。

EPS(Emergen-cyPowerSupply)和UPS(UninterruptablePowerSystem)。  EPS应急电源是以CPU为核心,再加整流电池模块、直流电源静电模块、旁路转换模块和蓄电池构成的智能供电模块,使用电子构建模块化结构的强弱电一体化系统,是一种高科技环保产品。

他在应急的情况下作为最重要负荷的第二或第三电源供给,有望替代不少场合的柴油发电机组和UPS。使用智能芯片掌控,确保非常简单,自动操作者,市电出现异常时,一般指市电大于187V或低于242V,自动转换,转换时间大于0.5s,可无人值班;使用IGBT直流电源桥PWM掌控,供电电压平稳,直流电源频率平稳,波形好;平时正处于睡眠中状态(浮充),直流电源桥不工作,电能损耗小,静电效率高。主要限于于电梯、消防、安防、应急照明、医院手术室和实验室等最重要场合。

传统的EPS使用后备式结构,如图1右图。  当市电长时间供电,转换电源Ks接上市电,应急电源正处于整流状态,蓄电池浮充,直流电源电路不工作。当市电出现异常时,转换电源接上直流电源电路,应急电源转入直流电源放电过程,并暂停电池;同时,检测蓄电池组端电压,当端电压大于静电中止电压时,蓄电池静电完,暂停静电。

再行再加蓄电池组过压、欠压维护;输入交流过压、过流、高温、短路维护等功能就构成了传统EPS应急电源的全部功能。  2新型EPS应急电源  根据传统的EPS应急电源,任何时候电池电路与直流电源电路都只有一个电路工作,是一种物理地址关系,而且必须配备两套驱动电路,分别驱动整流桥和直流电源桥。在结构上有一定的散漫,掌控简单、功耗大、成本高。

电池电路与静电电路都是由IGBT及二极管构成的桥路,他们的驱动电路都是IGBT驱动芯片及其一些外围电路构成,结构完全相同。新型EPS就是把电池、静电两部分电路合为一体,结构非常简单,掌控简陋,系统可靠性也比较提升,更加最重要的是产品成本低,功耗也比较增加一半。PWM整流器是其最重要理论依据和出发点。

  2.1PWM整流器的特点  PWM整流器使用全控型电源管代替传统的半控型电源管或二极管,以PWM斩杀触整流代替了相似整流或不触整流,具备以下几大优良性能:  (1)交流外侧电流正弦波;  (2)交流外侧功率因数高效率(如单位功率因数掌控);  (3)电能双向传输;  (4)较慢的动态控制号召。  似乎,由于电能的双向传输,PWM整流器就早已不是传统意义上的AC/DC变换器了,当PWM整流器从电网吸取电能时,其运营于整流工作状态,作为整流器工作;而当PWM整流器向电网传输电能时,其运营于直流电源状态,作为逆变器工作,所以PWM整流器是集整流与直流电源于一身的新型变换器。

明确工作原理不做到详尽讲解。  2.2新型EPS工作原理  新型的EPS应急电源工作原理如图2右图:  可以显现出,他也是后备式电源。在结构上电池电路与直流电源电路拆分为一个整流/直流电源电路,即PWM整流器。他需要构建传统的EPS长/静电的功能,明确的工作过程是这样的:当市电长时间时,Ks拆分,即市电同时给阻抗和电池供电,PWM整流器工作于整流状态,蓄电池浮充。

当市电出现异常时,为了避免电能期望电网,Ks插入,由电池给阻抗供电,PWM整流器工作于直流电源状态,蓄电池静电。同时,检测蓄电池端电压,直到端电压上升到静电中止电压时,即蓄电池静电完,自动重开PWM整流器。应当新的电池才能新的用于。

由于PWM整流器需要展开掌控功率因数,所以等价电流信号不应与电网电压同互为(整流),或者偏移(直流电源),构建单位功率因数掌控,净化电网,提高效率。  3新型EPS工作过程及建模  3.1新型EPS工作过程分析  新型EPS的功能应当符合传统EPS的功能和蓄电池的电池拒绝。

这里所说的蓄电池是指阀触铅酸蓄电池。蓄电池理想充电电流是指数上升的。一般情况下,蓄电池的电池过程归纳恒流电池,恒压电池和浮充三个过程。

当市电出现异常时,蓄电池静电给阻抗供电,PWM整流器转入直流电源静电状态,即无源直流电源过程。  蓄电池在用于过程中,容量是大大上升的,当电池容量波动至初始值的80%时,转入较慢过热期,容量波动减缓,普遍认为容量高于初始值的80%的蓄电池为过热电池。所以电池容量检测是至关重要的。

根据PWM整流器能量双向传输的优点,可以使用静电法展开容量检测,并把所放出来的电取出电网,既安全性,又高效。明确的过程是这样的:  当系统工作过程转至容量检测过程后,掌控静电电流为一恒定负值I*(电池方向为于是以)。此时,蓄电池作为电源,电网作为阻抗,PWM整流器工作在有源直流电源状态。

当电流平稳到等价值I*后,开始计时。同时,循环检测各单节电池电压,有任一个单节电池电压高于规定值时,静电完,加载静电时间T。

那么电池容量就是I*T(安时)。当测量已完成后,立刻对蓄电池展开电池,增加电网忽然断电的危险性。  可见,新型EPS的工作过程可分成5种:恒流电池过程、恒压电池过程、浮充过程、无源直流电源过程和有源直流电源过程。

其中恒压电池过程与浮充过程的掌控方案是完全相同的,电压等价值有所不同;恒流电池过程与有源直流电源过程的掌控方案也是完全相同的,他们仅次于区别是电流等价值忽略,大小也不完全相同;无源直流电源过程则是一般的电池直流电源过程,只要掌控输入电压的频率和幅值。  3.2工作过程建模分析  根据新型EPS五个工作过程的特点,详细阐释各个过程的掌控方案。利用Matlab的Simulink强劲的建模能力,对各个工作过程展开建模,得出PWM整流器直流外侧与交流外侧的电压/电流建模波形图,并展开非常简单分析。  3.2.1恒压电池与浮充建模分析  恒压电池与浮充的控制系统使用双环结构,即电流内环和电压外环,电压外环使用PI凋节,使蓄电池的端电压追踪等价电压值。

内环使用P调节,展开电流正弦波和低功率因数掌控。  蓄电池在电池过程中,对电网来说,蓄电池是一个阻抗,高功率闪数掌控时,PWM整流器网侧电流追踪电压信号。从图3和图4中可以显现出,蓄电池电池初期,电流幅值较小,当t=0.1s时。

电流幅值增加,蓄电池端电压超过稳态值;当蓄电池由恒压电池到沉电池(电压略为叛)时,蓄电池有一段时间的放电过程,即t=0.25s一处电流与电压反互为;蓄电池转入浮充状态后,充电电流明显降低。  3.2.2恒流电池与有源直流电源建模分析  恒流电池与有源直流电源的控制系统也是由双环结构,内环是电流的环(交流),使用P调节,超过交流外侧的电流为正弦波和低功率因数,而外环依然是电流的环(直流),使用PI调节,掌控直流外侧的电流追踪等价信号,构建恒流电池或者有源直流电源功能。

  图5和图6是40A的恒流电池到40A的有源直流电源建模的电压/电流波形。在恒流电池过程,交流外侧电压与电流同互为,蓄电池吸取电网能量;在有源直流电源过程,交流外侧电压与电流反互为,蓄电池给电网供电,静电电流基本恒定,可以展开蓄电池容量测量。  3.2.3无源直流电源建模分析  无源直流电源即蓄电池给阻抗供电的过程。跟其他一般直流电源掌控方法完全相同,掌控输入电压的频率与幅值恒定。

从图7可以显现出,当t=0.2s时,并联一个电阻,仿真阻抗的扰动,直流电源电压的波形基本恒定,可见逆变电源有一定的带上阻抗能力,鲁棒性较好。  4结语  根据PWM整流器的优点所设计的新型EPS应急电源构建了蓄电池管理的自动化和数字化。对提升后备电源系统的安全性运营、可靠性和缩短蓄电池的使用寿命也具有十分最重要的意义。通过对新型EPS应急电源的各个工作过程的分析和建模,对新型EPS具备更为全面、更为了解的了解,是更进一步研究和设计的基础,在深入研究中充分发挥最重要起到。


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