发射台站供配电系统安装UPS后电路分析

张 军 杨涛涛

1.内蒙古自治区广播电视传输发射中心杭锦843台 内蒙古 鄂尔多斯市 017400

2.内蒙古自治区广播电视传输发射中心乌审854台 内蒙古 鄂尔多斯市 017300

1 引言

UPS 也叫不间断电源，是一种含有储能装置、恒压恒频输出的电源保护设备，用于给负载提供安全稳定的电源。当市电电网出现故障现象时，UPS 能保证应急输出一个连续性的交流电源，使负载在电网出现故障时还能继续工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 系统安装能有效解决发射台站停电、用电安全问题，能有效保障安全播出工作，提高播出效率。

2 UPS 原理

UPS 原理如图1 所示，架构包含整流器、逆变器、电池组、控制电路、电子静态旁路开关和维修旁路开关等部分，也包含输入输出滤波、过流保护、过压保护、短路保护、电池电压检测以及报警装置等电路。可以解决电网停电、网压剧烈波动、电网与电源污染、交流动力维护等问题。

图1 在线式UPS 原理图

3 安装UPS 后供电输出路径

结合原有配电设备进行UPS安装改造，最大限度保证用电安全可靠。将UPS 加装在稳压/直通输出端，UPS 正常工作时采取市电直通输出，故障时采取稳压输出至旁路检修，可以有效保护负载软、硬件不受损坏，通过这样的线路设计可以实现单路供电6 种输出方式，双路供电12 种输出方式，极大地提高了供电安全可靠性和稳定性，有效保障了安全播出。

3.1 主路模式

主路模式单路供电可以有两种路径传输，即市电交流直通输出或稳压输出，如图2 所示，开关S2 切换至主路输入。

图2 市电正常时电源能量的流向

UPS 正常工作模式，输入市电经过整流器全波整流，将交流电变换成直流电，再经逆变器逆变，将直流电变换成稳定的定频交流电然后输出。经由整流、逆变两级变换滤波以后，输出高精度、高质量的交流电，能够有效预防电源浪涌、瞬态尖峰、高压脉冲、谐波污染、线间噪声、频率漂移等影响负载运行的干扰因素，此时的UPS 就是一台交流式稳压器，同时还向蓄电池充电。

3.2 静态旁路模式

静态旁路模式单路供电可以有两种路径传输，即市电直通输出或稳压输出，如图3 所示，开关S2 切换至旁路输入。

图3 UPS 故障或负载过大时电源能量的流向

UPS 侦测到功率模块故障，会自动转到旁路。旁路电源会直接给负载提供能量，旁路模式下负载供电质量不受UPS 保护，容易受到异常状况的影响，为保证负载得到稳压电压，可将直通/稳压开关S2 切换至4 脚，S3 自动吸合，通过稳压送至旁路输入端，这样就可以保证负载供电质量。

UPS 通过电子旁路开关，完成电源从市电旁路供电到由逆变器供电的切换过程。静态开关是将一对反向并联的快速可控硅连接起来，作为UPS 供电切换的转换元件，其接通时间很短，为纳秒数量级。这就是为什么安装UPS 后，供电能实现转换时间为“零”的不间断供电。

3.3 蓄电池模式

当市电输入或者整流器发生异常时，UPS 转蓄电池模式，如图4 所示，此时功率模块从电池获取能量，经逆变器变换成交流电以后输出。

图4 市电中断时电源能量的流向

这样就使负载在感觉不到任何变化的同时保持运行，真正保证了负载的不间断运行。蓄电池作为UPS 的储能设备，决定了负载运行时间的长短。在市电正常时，整流器提供一个直流浮充电电压，此时逆变器已经激活，但未输出；在市电不正常或中断时，蓄电池会向逆变器提供工作电压，逆变器输出交流电，保证了UPS 交流输出的连续性，进而保障负载安全运行。

3.4 检修旁路模式

检修旁路模式单路供电可以有两种路径传输，即市电交流直通输出或稳压输出，如图5所示，开关S2 切换至旁路输入。

图5 UPS 系统检修旁路电源能量流向

当整套UPS 电源系统出现故障后，立即开启维修旁路开关，市电直通向负载供电，不影响维修，线路设计如图5所示。

总结

UPS 作为后备电源，得到广泛的应用，在用户外部供电发生故障中断时发挥着不可替代的作用。在发射台，UPS 不仅为发射设备、信号源接收设备、自台监控设备等重要设备提供电源，防止因突然断电而影响安全播出工作，同时还可以消除市电中的电涌、瞬间电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”给设备造成的损害，改善电源质量，提高供电安全。