前端ups电源设计

近几年，有线电视事业在我国得到了飞速发展，为观众提供丰富多彩的电视节目，丰富了我们的文化生活，特别是有线电视网新近开发的多功能增值业务、数据业务，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的。有线电视前端是该系统的心脏，为了保证系统心脏工作稳定，前端必需使用UPS不间断电源。UPS电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。本文就如何设计和维护UPS电源谈一下自己的经验与体会。

一、如何设计UPS电源系统

1、UPS不间端电源的工作原理

UPS(uninterrupted power supply)电源包括两部分主机和蓄电池，按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。

而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电;一旦市电中断，立即改为蓄电池 逆变器对负载供电;因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。在线式UPS电源工作原理如图：

2、UPS额定输出容量的选择

首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60-70%。例如我们前端，需要不间断供电的设备有卫星接收机、调制器、混合器、光发光收电脑及网络交换等，统计总功率为4500VA，因此我们选择4500÷75%≈6428VA，所以就选择了6500W的在线式主机。

3、计算蓄电池的工作时间

蓄电池的基本参数：电压(2V、6V、12V等)、容量(65AH、100AH等)

在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：

蓄电池组容量×电压/主机额定功率×0.75(功率因数)= 满载时蓄电池工作时间

例如我们的UPS系统，主机额定工作功率6500W，3个电池柜共30块铅酸蓄电池，每块电压12V，容量100AH。

所以 电池组电压=12V×10=120V

电池组容量=100AH×3=300AH

该系统满载时蓄电池工作时间为：300AH×120V/6500W×0.75= 7.4小时

说明该系统在断电时蓄电池至少可以工作7.4小时。

以实际负载功率计算：

300AH×120V/4500W = 8小时

我们的前端UPS系统在断电时，最多坚持8个小时，此结果经过我们多次放电实验，证明是正确的.上述公式如果反推，根据当地实际情况，确定蓄电池所需要的工作时间，就可以决定所需的蓄电池容量和电压。

4、配线选择

合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾;线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ,铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以参考下表选择配线和空气开关。

表一 配线选择

表二 空气开关选择

5、选择品牌

在购买UPS电源时，应主要考虑下列因素：输入电压范围、输出电压范围、输出频率范围、旁路逆变零切换以及抗突波、干扰、谐波失真的能力，另外，售后服务也很重要。大量实践证明，如果UPS输出端的零线对地线的"干扰"电位过高，会导致计算网络的数据通讯的误码率增高，如果使用高频机型，由于高频辐射，它会对计算机网络造成影响，因此选型时应考虑这些问题。

二、UPS系统维护

1、主机的维护及注意事项

UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱;主机中的参数在使用中不能随意改变;在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器;不能让UPS电源经常处于满载或过载。

2、蓄电池的维护及注意事项