UPS的使用与维护

摘　要：随着科学技术的发展，DCS集散控制系统越来越广泛应用于化工行业。现代空分装置大都采用DCS集散控制系统，该系统具有可操作性强、直观、调节方便等优点。通过学习UPS的电路知识，判断分析各种故障，总结使用维护的经验，供大家借鉴。

关键词：UPS ；电路；故障分析；使用维护
1、UPS供电模式
　　UPS( Uninterruptible Power System )，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的 UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断( 事故停电 )时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。市电供电正常时，市电一方面直接通过交流旁路支路转换开关，经滤波器输出至负载；另一方面通过电源变压器，经整流后变成直流电，再经充电回路向蓄电池组充电。当市电供电中断时，蓄电池储存的电能通过逆变器变成交流电，经滤波器继续向负载供电。　　
　　1.1电网电压正常状态
　　市电通过整流器、输入转换器对蓄电池进行充电，另一部分市电再通过逆变器、滤波器稳压、吸收部分电网干扰直接给负载供电。此时，蓄电池处在充电状态，直到蓄电池充满而转入浮充状态。UPS相当于一台稳压器，仅对市电电压幅度波动有所改善。
　　1.2电网电压异常状态
　　在UPS正常工作过程中，当主板检测到电网电压出现异常时（断电或电压非常不稳），主板将直接控制内部电路，使输出转换器直接从蓄电池中取得电能，继续向设备提供AC交流电，保证供电的持续性，在UPS输出端不会出现供电中断或异常变动的现象。但当电池中的电能耗尽，则UPS输出转换器将停止工作，此时UPS将不能继续向负载供电。只有当电网电压恢复且满足UPS要求时，输入转换器将继续向输出转换器供电，为负载提供电源，同时向电池充电。
2、故障分析处理
　　2.1故障原因分析
　　2.1.1UPS电源切换启动频繁的主要是由于市电电网存在干扰或者电压波动大；市电供电与逆变器供电的转换工作点调整不当等引起。
　　2.1.2UPS电源工作在逆变器供电状态后不能切换到市电供电状态，这说明逆变器的工作回路是正常的，故障出在市电供电回路与控制切换线路主要是由：
　　(1)市电输入保险丝熔断或电路有无断路等；
　　(2)控制控制线路切换的电位器调整不当，导致转换电压偏高不能切换；
　　(3)主变压器次级反馈绕组开路，造成无交流反馈电压信号输入；
　　(4)交流稳压控制线路出现故障，造成在特定电压范围内UPS无输出。
　　2.1.3UPS电源在市电异常后不能切换到逆变器对负载供电。这与上面故障类似，故障出在与逆变器供电有关的线路，其原因有以下几种：
　　(1)若逆变器工作指示灯处于长亮状态，并且UPS电源没有输出，则可能是蓄电池老化，电压接近终了电压；
　　(2)若逆变器的指示灯灭，而且没有向负载供电，可能是蓄电池的保险丝熔断，或是蓄电池组短路。短路后的蓄电池电压都很低，有时甚至为零。
　　2.1.4逆变器的指示灯正常，但电源没有输出有可能是控制开关或电路板损坏及主电源变压器短路或层间击穿等照成。
　　2.1.5UPS不间断电源处于逆变器供电时，后备工作时间达不到额定满负荷供电时间,
说明蓄电池工作效率降低，如果已经使用时间长应考虑更换电池，但也可能是操作失误照成电池效率下降，比如
　　(1)蓄电池深度放电时过度，使端电压接近于规定的终了电压；
　　(2)蓄电池在放电以后，充电时间不够或者市电电网电压不满足UPS的输入要求致使充电回路未能对蓄电池进行有效充电；
　　(3)由于缺少维护电池经常处于“浮充状态”使得内阻增大导致容量降低；
　　(4)蓄电池充电电路断开或者已经损坏，也有可能是充电电压调整不当导致。
　　2.1.6．“逆变器工作指示灯”停止闪烁，电蝉常鸣
　　(1)一般UPS电源要等5～10s以后，才允许重新启动，如果电压波动太大或频繁开关UPS不间断电源，会造成启动失败发出报警；
　　(2)UPS电源存在自动保护线路如果蓄电池电压低或负载重就会引起动作报警；
　　(3)也可能是蜂鸣器本身存在故障如器件损坏或电流不稳等；
　　(4)不管是在供电还是负载回路中都不能接入大负载或电感性负载，不然启动时就会发出异音。
　　2.1.7．UPS工作了一段时间后蜂鸣器发出长鸣一般是由于控制电路故障或负载过大、过电流等引起的某种保护。
　　2.2 UPS故障处理
　　(1) 拆机进行直观检查。可以对电池进行拆机利用五官法进行检查，用目测法检查蓄电池的外观有无漏液、变形、裂纹、污迹、极柱和连接条有无腐蚀及螺母是否松动等现象；闻机箱是否有特殊气味（如烧焦味等）；摸或用手背感觉各元件是否存在高温现象；在运行时听是否存在异音等。若无以上现象才进行开机检查，根据以上8种故障现象的故障分析结合电路图判断故障是逆变器部分故障还是市电供电部分故障。
    (3)若是市电供电电路故障，可以从输入级向后逐级检查，也可从后向前检查。检查路线按输入交流市电电压→自动稳压控制电路→抗干扰控制电路→继电器开关矩阵→转换控制电路→输出电路。
　　(3)若是逆变供电电路故障，检查路线按蓄电池端电压→末级推挽驱动晶体管→蓄电池组30A保险丝自动保护电路→脉宽调制组件→断电器开关矩阵→输出电路。在逆变供电电路中以蓄电池出现故障的故障率最高。
3、UPS的使用与维护
　　3.1UPS的使用维护
　　(1)环境温度在0～40℃之间，温度过高过低会使电路参数发生变化，对电池的影响也很大。电池在38℃条件下放置6个月，其能量损失90％。长期在高温条件下运行电池会过早损害，器件也容易老化。所以最好的使用条件是：温度25±2℃，湿度40％～50％。
　　(2)从许多UPS的使用情况来看，因灰尘造成UPS故障的现象较多，特别是那些采用场效应管工作频率高、运行环境不好的UPS，如不经常进行维护，就很容易出现故障。
　　(3)UPS对输入电压和频率有一定的适应范围，电压一般在±15％以内，频率在±2％以内，超过这一范围UPS可能出现报警或整流器停机的情况。所以有条件可在UPS前加一级调压器。
　　(4)应注意电磁干扰对UPS的影响。UPS应远离大型变压器等设备，UPS与计算机相连的信号电缆应采用屏蔽电缆 。
　　(5)应尽可能的避免短路、过载、超压等容易引起危害性的事件发生。
　　(6)长期处于浮充状态下的电池应定期作一次完全充放电，一般每隔2～3个月进行一次，以避免电池由于长期处在浮充状态而内阻增大。同时还要注意蓄电池不要过度放电，以免损害蓄电池。
　　(7)应严格按照使用说明或操作规程守则进行安装接线和使用，不要随意打开机箱，有了故障不要轻易调整电路中的可调器件，应请专业技术人员或厂家的专业维修人员来维修，以避免故障的扩大或复杂化。
　　(8)UPS适合接阻性或容性负载，应避免接感性负载，如打印机、绘图仪等负载。因为感性负载的启动电流是正常额定电流的4～7倍，会给UPS造成瞬间超载。因此建议用户在停电时尽量不要使用打印机等外部设备。
　　(9)UPS不要带负载启动。系统加电启动的顺序如下：合上电源总开关；接通UPS电源；接通外设和主机电源。系统断电的顺序应和加电顺序相反，UPS断电后至少要求10s后再启动。并注意不要过于频繁地启动和关闭UPS。
　　(10)当市电消失后，不允许启动计算机，否则过大的启动电流极易损坏逆变功率管。
　　3.2UPS的检修注意事项
　　(1)每年有必要进行检修，在检修之前要充分做好准备工作。比如，各种工具、各种测量仪器、烙铁、焊锡、毛刷、吹风机、吸尘器以及可能遇到的各种困难。对遇到的问题有相应的对策、方案和措施。
　　(2)每年除对UPS电源进行一次彻底的清扫去垢之外，还应进行全面检查。首先是安全断电，把UPS维修开关切换到维修电路上，切断主电路MAINS市电、蓄电池直流开关和BYPASS旁路开关，使UPS电源置于完全停机状态。保证设备不带电的情况下来维护保养。
　　(3)检查UPS电源柜中各种驱动元件和印刷电路插件板，主电源电路、直流供电电路各焊点，焊点有无虚焊、假焊和裂缝，元器件有无烧焦变色现象。停电以后迅速测温仪或用手摸元器件有无特别烫手的情况，对高温的器件要做详细的检查，必要时可更换。
　　(4)电解电容有无漏液、冒顶、和膨胀等现象。如果发现某个元器件有变质、功率下降等重大嫌疑，又拿不准情况下，必须立即更换。
　　(5)变压器线圈及连接器件和扼流圈有无过热、变色、分层漆包线脱落，联接线接头是否牢靠。
　　(6)检查各开关接点是否牢靠、烧坏等。
　　(7)检查蓄电池。一是测电压，二是测容量，用电池内阻测试仪检查蓄电池的容量。做到物尽其用，整组电池要保持UPS在满载情况下能工作30分钟左右，否则进行调整更换。
　　(8)更换蓄电池组时应尽可能按原型号配备，如不能配相同型号的电池，可用其他品牌的代替。但要注意电池容量大小与电池放电曲线适应大负载时的大电流放电等特殊要求。
　　最后的日常维护中还有一条也是非常重要的。那就是在负载比较重的条件下，掌握一些关键数据，一个是三相电流值，电压值和频率，第二个是联接线接点是否有发烫、过热现象，这是事故苗头，大负载能够运行正常，那么平日里工作起来就比较可靠。一定要注意在大负载情况下，掌握一些测试数据和关键点测试值，作为值班员在值班期间注意观察的重点，通过以上这些应该可以很好解决UPS的问题。
　　参考文献：
　　[1]周志敏等著《逆变电源实用技术：设计与应用》，北京：中国电力出版社，2005年3月出版