中小型UPS的故障與對(duì)策
隨著UPS應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，在工作中存在的問題也不斷出現(xiàn)，其中有些是UPS本身的原因，如整體設(shè)計(jì)不夠合理，元器件質(zhì)量欠佳等，也有人為造成的，如使用不恰當(dāng)，維護(hù)不合理等。 本文就“與使用者有關(guān)的UPS故障的起因及對(duì)策”進(jìn)行探討，這些問題容易被使用者所忽略，但是它對(duì)UPS的正常運(yùn)行起著重要的作用。本文敘述的是當(dāng)前應(yīng)用最廣的帶有旁路及靜態(tài)開關(guān)的在線式UPS。
1 常見的UPS故障及對(duì)策 圖1 中小型UPS的組成
(1) UPS不能正常起動(dòng) 典型的中小型UPS組成如圖1所示，在正常情況下，只要合上輸入開關(guān)，UPS 便自動(dòng)工作在旁路供電方式(圖1虛線)，這時(shí)負(fù)載由市電直接提供電源。當(dāng)發(fā)出UPS 起動(dòng)命令后，UPS開始起動(dòng)，約1分鐘后自動(dòng)由旁路供電方式轉(zhuǎn)為逆變器供電方式(正 常工作方式)(圖1實(shí)線)。 UPS不能正常起動(dòng)的原因除機(jī)器內(nèi)部的因素外，使用者首先應(yīng)檢查輸入電壓是否 正常；對(duì)于三相輸入的UPS，還要檢查是否“缺相”。因?yàn)樵赨PS內(nèi)部有一個(gè)檢測(cè)電路 時(shí)刻對(duì)輸入電壓進(jìn)行監(jiān)視，若存在“缺相”，輸入電壓的三相平均值必然低于正常值的­ 下限，檢測(cè)電路便發(fā)出信號(hào)封鎖UPS的起動(dòng)，若檢查輸入電壓正常，UPS仍未起動(dòng)， 對(duì)于單相輸入的UPS要檢查輸入電壓的火線與零線接線是否接反；對(duì)于三相輸入的UPS則要檢查其輸入電壓的相序是否正確。
(2) UPS起動(dòng)后不能正常轉(zhuǎn)換 出現(xiàn)這種現(xiàn)象最大的可能是此時(shí)旁路電壓超出其允許范圍。UPS對(duì)于其輸入電壓的允許范圍是比較寬的，一般為額定值的＋10％～－20％的范圍內(nèi)，但其旁路電壓的允許范圍只允許在其額定值的＋10％～－10％范圍內(nèi)。由此就出現(xiàn)了UPS雖然能夠起動(dòng)卻不能轉(zhuǎn)換到正常工作方式。 出現(xiàn)不能正常轉(zhuǎn)換的情況，首先應(yīng)檢查當(dāng)時(shí)的市電電壓(旁路電壓)是否超出其允許范圍，如已超出，則無需做任何處理，只要市電電壓進(jìn)入其允許范圍，UPS就會(huì)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到正常工作方式。如檢查的結(jié)果證實(shí)市電電壓在允許范圍內(nèi)，可能是隨著UPS使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其內(nèi)部控制電路的某些參數(shù)發(fā)生了漂移，使得旁路電壓的允許范圍變小。這時(shí)需要對(duì)UPS內(nèi)部的某些參數(shù)作必要的調(diào)整(最好由UPS的專業(yè)人員進(jìn)行)。
(3) UPS在運(yùn)行中頻繁地轉(zhuǎn)換到旁路供電方式 UPS一般運(yùn)行在正常工作方式，但是在某些情況下就會(huì)轉(zhuǎn)到旁路供電方式。如當(dāng)UPS本來負(fù)載就比較重，再起動(dòng)其它的負(fù)載，UPS就因“過載”而轉(zhuǎn)到旁路，等負(fù)載的沖擊電流過去后，UPS又自動(dòng)轉(zhuǎn)換到正常工作方式，這種情況的頻繁出現(xiàn)對(duì)UPS的穩(wěn)定工作是不利的，應(yīng)做相應(yīng)處理。 在接有多臺(tái)微機(jī)及打印機(jī)等負(fù)載時(shí)，若在UPS的輸出端安裝一個(gè)開關(guān)集中控制這些負(fù)載的起動(dòng)及停止是不恰當(dāng)?shù)摹?圖2 微機(jī)起動(dòng)過渡過程 圖2是進(jìn)行微機(jī)起動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的全部過渡過程，該過程表明，微機(jī)在開機(jī)瞬間的負(fù)載量 比較大，隨著加電時(shí)間的延長(zhǎng)，其負(fù)載量逐漸趨于正常值。經(jīng)計(jì)算，微機(jī)在開機(jī)瞬間的負(fù) 載量約是正常工作時(shí)負(fù)載量的2～3倍。這樣的控制方式在加載的瞬間必然造成UPS的過載 而轉(zhuǎn)換到旁路。為了避免其發(fā)生，有兩種辦法：一是仍采用集中控制設(shè)備起停，但必須在旁 路方式下進(jìn)行，待設(shè)備起動(dòng)之后再起動(dòng)UPS。由于旁路工作方式的過載能力較強(qiáng)，躲開了集 中加載瞬間所產(chǎn)生的沖擊電流。二是在正常工作方式的情況下加載，但由于逆變器的過載能 力較弱，此時(shí)不能采用“集中加載”的方法，應(yīng)逐步加載以分散加載時(shí)的沖擊電流。
(4) UPS逆變器驅(qū)動(dòng)管損壞 使用者如何減少或避免這種故障的發(fā)生：
?、?慎重選擇UPS的負(fù)載，最好不帶大功率可控硅負(fù)載、含可控硅橋式整流器及半波整流器等非線性負(fù)載。 圖3 單相橋式整流器輸入輸出電壓波形 圖3是單相橋式半控整流器電路及輸入輸出電壓形圖。當(dāng) 可控硅未被觸發(fā)時(shí)，UPS的輸出i o電流為零，可控硅一旦被觸 發(fā)，UPS的輸出電流突然由零上升至一個(gè)很大的值，可控硅的控 制角(α)不同，其觸發(fā)時(shí)UPS輸出電流的上升值也不同；當(dāng)控制 角α接近90°時(shí)，UPS突然增大的輸出電流將達(dá)到其最大值。 UPS帶上這樣的負(fù)載，就相當(dāng)于在其輸出端不斷地進(jìn)行從零 到數(shù)倍輸出負(fù)載量的階躍式脈沖加載和減載操作，顯然這種情況 對(duì)于逆變器的工作是不利的。 ② UPS在工作時(shí)電池組未接入或接入的電池組嚴(yán)重失 效。蓄電池不僅能夠儲(chǔ)存電能，在UPS的工作中還相當(dāng)于一個(gè)容量很大的電容器， 起到穩(wěn)定直流母線電壓的作用。 如果電池組未接入或接入的電池嚴(yán)重失效，則UPS工作時(shí)其逆變器輸入端的直流母線電壓就不穩(wěn)定，當(dāng)UPS突加或突減負(fù)載時(shí)尤為明顯， 這種不良情況容易造成逆變器驅(qū)動(dòng)管損壞。
(5) 當(dāng)市電中斷時(shí)，蓄電池不能維持對(duì)負(fù)載供電 當(dāng)市電中斷，UPS立即關(guān)機(jī)，從而造成負(fù)載供電中斷，這是由于蓄電池失效或其性能嚴(yán)重變壞，以致當(dāng)市電中斷時(shí)，蓄電池沒有足夠的能量來維持對(duì)負(fù)載供電。此時(shí)只要將不良蓄電池更換就可恢復(fù)正常。 在檢查蓄電池時(shí)，不能以測(cè)量蓄電池空載時(shí)端電壓的高低來衡量其好壞，而應(yīng)讓它稍帶負(fù)載，視其端電壓變化。 圖4 12V、24AH蓄電池放電曲線 圖4是一條12V、24Ah蓄電池的放電曲線，其放電電流為16A。從曲線可 以看到，在蓄電池空載時(shí)，其端電壓為12.6V，一旦放電開始，其端電壓突降， 正常的蓄電池大約突降0.8V后端電壓在一定的時(shí)間內(nèi)基本保持不變；當(dāng)蓄電池 失效或性能嚴(yán)重變壞時(shí)，其空載端電壓雖然基本正常，但只要放電，其端電壓就 會(huì)大幅度下降，下降幅度往往超出蓄電池的允許范圍。 檢查蓄電池時(shí)，蓄電池帶的負(fù)載值與蓄電池容量有關(guān)，推薦以蓄電池額定 容量的70％作為放電電流值。如一節(jié)12V、24Ah的蓄電池可以讓其在16A下放 電，測(cè)量其端電壓低于10V時(shí)則認(rèn)為該蓄電池已經(jīng)失效。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于蓄電池不 能正常工作而引起的故障大約占UPS故障的1/3。 2 蓄電池在運(yùn)行中需要注意的問題 目前運(yùn)行的中小型UPS中，使用的大都是免維護(hù)密封式鉛酸蓄電池，這種蓄電池的本體幾乎不用維護(hù)，其運(yùn)行狀況的好壞很大程度上影響著蓄電池的性能。注意以下幾點(diǎn)可以使蓄電池在良好的狀況下工作，從而保持其優(yōu)良的性能并延長(zhǎng)其使用壽命。
(1) 蓄電池不要處于深度過放電狀態(tài)。在中小型UPS的使用中，小電流長(zhǎng)時(shí)間的放電狀態(tài)要盡量避免。為此，在UPS的選型時(shí)就必須充分注意，不能為追求UPS運(yùn)行的高可靠性，片面地認(rèn)為UPS的容量越大可靠性就越高。若UPS長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，雖然能降低逆變器驅(qū)動(dòng)功率晶體管的故障，卻增加了UPS內(nèi)部蓄電池失效的可能性。因?yàn)樾铍姵氐姆烹婋娏鬟^小，容易造成深度放電，為了避免這種情況的發(fā)生，UPS選型時(shí)應(yīng)以實(shí)際負(fù)載量為其額定容量的60％～70％為宜，這樣既可使UPS保持一定的容量裕度，提高其運(yùn)行可靠性，又可以避免蓄電池因放電電流過小而產(chǎn)生的過放電現(xiàn)象。
(2) 如果市電很少發(fā)生停電現(xiàn)象，蓄電池長(zhǎng)期處于備用狀態(tài)，這對(duì)于蓄電池并不十分有利，此時(shí)應(yīng)每隔一段時(shí)間(如3～4個(gè)月)人為地中斷市電輸入，讓UPS中的蓄電池放電，過幾分鐘后再加上市電對(duì)蓄電池重新充電，以此激活蓄電池，達(dá)到恢復(fù)其容量的目的。
(3) 長(zhǎng)期不用的UPS一旦重新使用，蓄電池往往失效。這是由于UPS長(zhǎng)期不用，蓄電池長(zhǎng)時(shí)間自放電而能量得不到補(bǔ)充。所以對(duì)于長(zhǎng)期不使用的UPS應(yīng)當(dāng)定期起動(dòng)(如每月起動(dòng)一次)。
(4) 蓄電池進(jìn)行大容量放電后應(yīng)及時(shí)再充電，間隔時(shí)間不應(yīng)超過24h?！?/font>
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