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UPS电源 用UPS解决播出中的外电闪跳问题
信息来源:UPS电源   发布时间:2012-8-18   浏览:
通过对福建电视台播出部2000年上半年的播出质量统计结果分析,外电引起的台外停播事故共11次,时间总长82秒,引起设备损坏一例。可见尽管电视台多已采取了双路供电保证供电安全,但外电闪跳或自动倒换备用电都会引起播出短时间的停止,这一现象仍无法回避,还是影响播出质量的一个因素。目前播控系统的供电系统影响安全播出的主要问题如下:

    (1)瞬间断电

    这在上面已有所提及。双路市电供电一般采用自动倒换方式,当主电源中断时,主用电源自动倒换到备用电快也需0.3秒时间,而实际影响播出中断的时间会更长一些。根据我们的统计,瞬间断电是直接影响停播率的供电问题。不利的情况是,当主电源瞬间中断后,又恢复正常,供电自动倒换系统又从备电源倒换回主电源,造成瞬间两次供电中断,不仅中断播出,而且易造成设备损坏,如我台东南台播出机房的师慧台标机曾因此而损坏。

    (2)电网存在的其它问题

    播控机房供电还存在电压波动范围大的问题。特别在夏天,由于各种用电设备启停频繁、供电电压低波动到170V。同时,电网还存在非线性负载引起的波形畸变、电网工频波动、毛刺、浪涌电压等电源干扰,这些都对电视设备中器件的耐压情况构成威胁,直接影响到播控系统的可靠运行。

    因此,要提高播出质量,必须解决好供电问题。目前在计算机、通信、邮电等行业已较普遍应用的UPS是解决供电问题的较好方案。

    UPS是不间断电源系统,它主要有如下作用:

    (1)实现双路供电电源的不间断相互倒换;

    (2)具有隔离电网与负载的作用,即将供电瞬间中断、电压与工频波动、谐波及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前;

    (3)具有稳压、稳频作用;

    (4)外电中断后,提供一定的后备供电时间。

    我台在新构建的新闻频道、体育频道播出机房,采用集中式大功率20kVA在线式UPS供电方式,该频道自1999年5月23日正式开播至今,未发生因供电引起的停播事故,避免传统供电方式对正常播出的影响。2000年下半年我台福建台、东南台播出机房也采用UPS电源供电方式,也有效规避了外电闪跳引起播出中断的问题。

    不间断电源一般分为后备式、在线式和在线互动式三种。

    (1)后备式电路简单、价格便宜,但市电中断后倒换到由电池供电时间在6至10毫秒之间,在转换过程中输出电压会出现波动,会对负载造成一定的干扰,当负载功率从0-100%之间变化时,其输出电压稳定到220V,至少需要20毫秒以上,在电池供电模式下,输出电压为方波。且由于功率较小,一般用于要求不高的场合,如PC机。

    (2)在线式(On Line)UPS具有稳压、稳频、净化功能,市电中断转换到电池供电无转换时间,不会对负载产生任何干扰。在线式UPS的工作过程是当市电正常时,输入交流电压通过充电电路不断对电池进行充电,同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压,然后通过逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载。而当市电中断时,后备电池开始工作,此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载。因此,无论是市电供电正常时,还是市电中断由电池逆变供电期间,逆变器始终处于工作状态,这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响,真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。

在线式UPS输出的正弦波的波形失真系数很小。一般市售产品的波形失真系数均在3%以内。

在线式UPS由于其工作方式是先对电池充电,然后再由逆变器将电池的电能逆变成交流,因此在电能的转化过程中有一部分电能将被损失掉,一般在线式UPS的电源效率在90%以下。

在线式UPS的优点在于它的零转换时间以及高质量的输出电源品质,因此它更适合于一些关键性的应用场合。

(3)在线互动式(Line Inter—active)UPS是由初的三端口结构发展而来的,是一种界于后备式和在线式之间的工作方式,它集中了后备式效率高和在线式供电质量高的优点,又省去了输入变压器和单独的充电环节,因此降低了造价。在线互动式UPS的逆变器始终处于工作状态,与后备式UPS相比,转换时间非常短,其交流输出电压稳定性较好,但稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成,充电效果不是非常令人满意,一般不适合做长延时的UPS。

在线互动式UPS的出现,使得后备式UPS和在线式UPS有机地结合在一起,能充分发挥两者的优势,是一种较好的变换电路。

UPS的正确选用对有效保证播出系统供电质量关系很大。应注意考虑如下几点:

(1)后备式、互动式UPS抗干扰性能不如在线式。后备式与互动式UPS在市电正常时,其抗干扰性能主要由输入、输出滤波器决定,但由于目前受技术及成本等条件的限制,UPS中滤波器的抗干扰能力是有限的,它不可能消除市电电网中的所有干扰。而从在线式UPS的工作方式可知,市电进入UPS时,先将交流电整流滤波、转换为直流电,通过这样的转换,市电中的所有干扰几乎被屏蔽掉,具备净化电源的作用。综上所述,在电视播控系统中应采用在线式UPS。

(2)UPS的额定输出功率是标志其能驱动多大功率负载的重要参数,一般采用视在功率(VA单位)和有功功率(W单位)两种方式表示,以前一种表达方式为多。另一个重要参数是负载因数。如一台标称功率为lkVA,负载因数为-0.7的UPS,表示当负载因数为-0.7时,可驱动lkVA的负载,但负载因数为1(即纯阻性负载)时,该UPS可驱动700W的纯阻性负载,可见当负载因数不为-0.7时,其驱动能力是达不到lkVA的。因此选用UPS时应切实对播控系统的负载因数进行测量,才能正确地选用UPS。

(3)为了延长UPS的使用寿命,UPS不宜长期处于满载状态下运行,也不宜长期处于过度轻载状态下运行。后备式一般选取额定功率的60%-70%的负载量,在线式一般选取70%-80%的负载量。

(4)UPS能否与发电机配套使用,主要取决于发电机的频率、电压、波形失真三个参数,应选用这三个参数匹配的UPS,才能与现有的发电机配套使用。

(5)要选用过载能力强的UPS,这种UPS在输出端有一般性的过载或启动浪涌电流冲击时,它能依靠逆变器本身的过载能力来承担短时间的过载电流,这样无形提高了UPS的可靠性。

(6)好选用有输入和输出变压器的UPS,由于有初级隔离,次级强迫接地便不受限制。

(7)输入电压的变化范围大,应在±20%,而输出稳定度要高,应在±1%内。

(8)一般UPS的可靠性很高,平均无故障时间(MTBF)在10万小时以上,选用具备故障自动旁路输出功能的UPS,以保证供电的可靠。

为提高安全播出质量,使UPS长期为播出保驾护航,除正确选用UPS外,还应切实认真用好、做好维护工作。应注意如下几点:

(1)在线式UPS一般不宜在负载电源开关接通时开机或关机,以免瞬间烧毁逆变器的末级驱动元件。

(2)UPS不宜长期在满负载下运行,也不宜长期轻负载工作。前者易造成UPS逆变器及整流逆变器损坏,后者易造成UPS电池的损坏。    

(3)避免UPS电池产生短路放电或过度放电。过度放电会造成电池内部极板表面硫酸盐化,导致电池内阻增大甚至更大的危害。

(4)尽量避免电池长期闲置不用或处于浮充电状态而不用电,否则会造成电池内阻增大直至永久性损坏。

(5)对于长期不用的UPS在重新开机前应在不带负载的情况下浮充电10-12小时,对于长期处于只充电不放电的UPS应每隔3个月人为中断市电放电一段时间,以达到激活电池的目的。

(6)定期检查电池中各单元电池的端电压和内阻,如单元电池的内阻间的端电压超过80毫欧姆以上时,应对各单元电池进行均衡充电,以恢复电池的内阻和消除各单元电池间的端电压不均衡。



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