山特UPS电源原理与维修(部分)

摘要：  UPS的品牌较多，这里以山特(Santak)牌C系列3kVA在线式UPS为例叙述其工作原理及维修方法，供电源技术工程人员参考。

关键字：  UPS，  Santak，  工作原理，  维修方法，  电源技术

1.控制部分维修参数

(1)软启动

当系统重新开机或系统重置(复位)时(包括过载恢复、自动复位)，系统有软启动功能。

软启动维修参数：每32ms逆变器输出电压上升约3Vac，至约220Vac时停止。

(2)电压跟随

当软启动完成后，尚未切入逆变器前，逆变器会跟随输入电压，再切到逆变器继电器。

电压跟随维修参数：输入交流电压在160V～276V之间时，才执行电压跟随功能。当电压高于276V时，只跟随到276V;若电压低于160V时，只跟随至160V。执行时每隔128ms依输入电压高低加减3V。

(3)逆变器STS切换

当逆变器继电器在接通瞬间，逆变器STS同时接通，延迟32ms后，逆变器STS断开。

(4)锁相

监测市电频率作为逆变器锁相依据，以过零监测信号做相位调整，若市电频率稳定且同步时，相位差小于3度，频率误差小于0.01Hz。

锁相维修参数：市电频率变化率小于1Hz/s，最大为2Hz/s。当市电频率超出±3Hz时，不进行锁相而是以系统频率运行，并转至蓄电池供电的逆变模式。当市电频率恢复到±2.5Hz内时，再进行锁相，恢复到市电供电的逆变模式。

(5)市电电压监测

当交流市电电压低于160V或高于276V时，系统进入蓄电池供电的逆变模式;当市电恢复到170V～266V时，系统返回到市电供电的逆变模式。

市电电压监测维修参数：每隔16ms监测市电电压一次。当市电电压连续5次低于160V或高于276V时，系统进入蓄电池供电的逆变模式;当市电电压恢复后，连续5次测量值在170V～266V范围内，且频率也符合要求时，则系统返回到市电供电的逆变模式。

(6)出频率选择与设定

当有市电开机时，系统监测输入电源频率来设定输出频率;若是直流开机，则以上次输出频率来设定。

输出频率选择与设定的维修参数：输入电源频率为40～55Hz时，输出设定为50Hz;输入电源频率为55～70Hz时，输出设定为60Hz。

(7)三角波维修参数

CPU送出38.4kHz方波，再经4013二分频得到19.2kHz的方波，再经积分器积分成三角波。

(8)输出电压维修参数

系统上电时，读取后盖板处DIP开关位置来设定输出电压，如表2所示。

(9)输出电压调整

系统每16ms读取逆变器电压与设定电压值做比较，并自动调整输出。

输出电压维修参数：若系统读取逆变器电压与设定电压值相差约10V时，CPU立即改变参考电压，使输出电压加减约3V;若系统读取逆变器电压与设定电压值相差低于10V时，CPU累计差值，若差值超过3V时，CPU改变参考电压，使输出电压加减约1V。

(10)A/D采样

每半周采样一次：电池电压;正高压直流电压;负高压直流电压;温度。

每隔8个基准正弦波点时采样一次： 市电电压;输出电压;输出电流。

A/D维修参数：CPU于每周期开始，改变采样点的初始位置，使每隔8个基准正弦波采样一次，从而使A/D采样达到扫描的效果，采样值存入128个RAM内(128个RAM填满需8个周期)。

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(11)电压、电流、功率计算

● 市电电压计算

CPU每隔2个周期计算一次，计算时将RAM的存储值先平方和除以周期再开方。

● 输出电压计算

CPU每隔1个周期计算一次，计算时将RAM的存储值先平方和除以周期再开方。

● 输出电流计算

CPU每隔32个周期计算一次，计算时将RAM的存储值先平方和除以周期再开方。

● 输出功率计算：CPU每隔32个周期计算一次，根据上述输出电压、电流并乘以功率因数进行计算。

(12)瞬间断电检测

CPU每隔4ms计算最近一周期采样的市电电压的A/D值，若小于150V则当做断电。

2.保护部分维修参数

(1)电池电压检测与过电压保护

● 电池过电压保护

当每个电池电压高于直流15V时，UPS自动转入蓄电池供电模式，直到每个电池电压低于约直流13.5V时，UPS再恢复至原先状态，在此期间UPS长鸣并于面板显示告警。

● 电池电压检测

放电时，UPS每4秒鸣叫一次;当每个电池电压低于约直流11V时，UPS每秒鸣叫一次;当每个电池电压低于约直流10V时，若输入电压为零，则UPS关闭，并准备自动复位;若输入电压超出限额，则视为开机条件错误，UPS每0.5秒鸣叫一次并于面板显示告警。

(2)逆变器输出短路及输出电压保护

● 输出短路保护

当逆变器输出反馈连续64ms无过零点时，视为输出短路，UPS输出关断，UPS长鸣并于面板显示告警。

● 输出电压保护

当逆变器输出反馈电压连续80ms低于140V或高于276V时，视为输出欠压或过压而保护，UPS转至旁路模式，UPS长鸣并于面板显示告警。

(3)BUS过电压保护

当BUS电压连续64ms超过440V时，则认为BUS过电压而进行保护，UPS转至旁路模式，UPS长鸣并于面板显示告警。

(4)逆变器限流保护

保护线路监测输出电流值，若超过额定电流3.6倍时，限流保护线路立即关闭PWM，以19.2kHz的周期重置PWM，直到输出电流值小于额定电流3.6倍时为止。

(5)过温度保护

当系统温度过高时，温度开关跳脱，使UPS转至旁路模式，UPS长鸣并于面板显示告警(侦测时间0.5s)。

(6)负载保护

● 110%～130%

若UPS从旁路跳转至逆变前，检测到负载超过110%，则无法进入逆变状态，此时UPS每0.5s鸣叫一次，并于面板显示状态。若开机后，检测到负载在110%～130%之间，则UPS每0.5s鸣叫一次，并于面板显示状态，10s后UPS跳至旁路模式;此后若负载减轻至100%以下，则UPS重新软开机。若UPS在蓄电池供电模式下检测到负载在110%～130%之间，则UPS每0.5s鸣叫一次，并于面板显示状态;若负载未减轻至100%以下，则10s后UPS转至旁路模式，此状态只有按OFF键才能解除。

● 大于130%

若开机后检测到负载大于130%，则UPS每0.5s鸣叫一次，并于面板显示状态，同时UPS转至旁路状态。此后若负载减轻至100%以下，则UPS重新开机。若UPS在蓄电池供电模式下检测到负载大于130%， 则UPS每0.5s鸣叫一次， 并于面板显示状态;同时UPS转至旁路模式;此状态只有按OFF键才能解除。