第二个半波的相位差就增加到21.6°…,那么经过180°÷10.8°=16.7个半波,即约8个周期后,两个电压就会相差180°,这时电压的瞬时值正好是一个为正300V,一个为负300V,峰峰值达到了600V。如果此时由于某种原因(如过载200%)而需要立即切换,但此时电路由于不同步就会拒绝切换,而必须等到跟踪同步后才能切换,根据一般UPS(1Hz/s)的跟踪能力,需要500ms后才能切换,由于逆变器因严重过载而在500ms前已经停止工作,因此负载在这500ms内因得不到电源能量就会瘫痪,使用户遭受到重大损失。当然,有的UPS设置了应急措施,即在此情况下有一个<5ms的强迫切换。
摘要通过对城市轨道交通系统配套的常规不间断电源(UPS)及其弱电系统的分析,针对各种常规电源系统的缺点,提出了以直流220V电源为基础,进行集约化配置和管理的一体化电源解决方案。并与常规的弱电电源配置方案进行了比较,阐述一体化电源的构成和主要优点,并提出了一体化电源的设计要点。
城市轨道交通弱电设备种类繁多、系统庞大,包括通信、信号、各类设备监控系统、自动售检票、屏蔽门、火灾自动报警、事故照明、变电所直流操作电源等系统。弱电系统负荷大部分是计算机类负载,同时还有少量采用直流48V或直流24V供电的设备。作为地铁这样一种大规模公共交通工具,其安全性显得尤为重要,对供电质量或供电可靠性要求很高,尤其在供电系统发生故障(失电)时,还需要配备应急后备供电电源,在一定时间内为这些系统设备提供应急用电。
目前,轨道交通各弱电系统一般都按照专业不同分别设置独立的后备电源。对于计算机类负荷,一般是使用常规不间断电源(UPS)。220V交流电源经过UPS内部的整流滤波电路后,一方面给蓄电池充电,同时又给逆变器供电。一旦交流断电,则自动由蓄电池向逆变器供电,从而保证重要负载的不间断运行。UPS一般选择在线式运行方式,输出波形为标准正弦波,它具有接线简单、使用方便的优点,断电后能够保证设备安全、稳定、连续运行,并具有在一定程度上改善工作电压波形质量和抑制电网低频常态干扰的作用。
对于直流操作电源、直流48V或24V直流供电设备,一般是单独配置一套直流操作电源和48V或24V直流电源,并配置独立的蓄电池组,来保证设备安全可靠地持续供电。
上述方案的优点是:各专业独立配置后备电源,后备电源设备由各专业自行管理,针对性较强,可靠性也较好,可以避免单机故障造成其它弱电系统电源瘫痪。缺点是蓄电池数量多,安装分散,维护工作量大,运行费用高,不能统一管理,无法全面掌握弱电电源系统的工作状态,占用面积大,土建投资高,各系统独立运行,无法实现资源互补。为有效解决上述问题,本文提出了轨道交通一体化电源解决方案。
因为UPS在规定范围内必须跟踪输入频率,所以输出频率是不能稳定的。但很有意思的是,有的UPS推销者一方面宣扬他的“UPS输出是稳压稳频的”,另一方面在给用户的说明书中又清楚地写着“跟踪速率1Hz/s”,这就是他还没搞清楚跟踪与稳频的关系。
在市电供电时为什么UPS输出电压频率又是稳定的呢?实际上这要归功于市电电网的高精度。另一方面,在UPS说明书中所写的频率稳定度大都是指在电池供电模式下工作的指标,意义不大,但却容易造成误会。而在UPS前面配发电机的情况时,其输出就不会稳频了,因为发电机的频率变化常常伴随着电压的变化,一旦频率超差也常常伴随着电压超差,因此导致的切换问题将会更加严峻。