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UPS蓄電池管理技術(shù)
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)來(lái)源 日期:2010-9-3 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:

在UPS的運(yùn)行中,如何監(jiān)視蓄電池的工作狀態(tài),并精確地預(yù)測(cè)其臨界失效期和如何延長(zhǎng)蓄電池的有效壽命,是保證UPS供電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的關(guān)鍵。

能否正確地理解和選用好的UPS蓄電池管理功能,對(duì)UPS本身的高可靠性和高利用效率具有至關(guān)重要的影響。這是因?yàn)橐坏┦须婋娫匆蚬拾l(fā)生故障時(shí),UPS將依靠蓄電池組所提供的直流能源來(lái)維持UPS逆變器的正常工作。此時(shí),如果因管理不善而導(dǎo)致蓄電池過(guò)早老化、損壞。它勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致UPS電源自動(dòng)關(guān)機(jī),從而造成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵用戶(hù)工作的徹底癱瘓。

實(shí)踐表明,由于對(duì)蓄電池的使用特性和對(duì)UPS的蓄電池管理功能不熟悉或理解不夠,致使原預(yù)期使用壽命為10年的蓄電池,其實(shí)實(shí)際使用壽命僅有1~2年。基于上述原因,有要對(duì)造成蓄電池加速老化,容量下降的原因進(jìn)行分析,采用先進(jìn)的蓄電池管理技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)蓄電池的實(shí)際使用壽命,從各種具有蓄電池管理功能的UPS產(chǎn)品中選擇出最適合供電要求的蓄電池配置和管理方案。從而盡可能降低由于蓄電池使用不當(dāng)所帶來(lái)的不必要的損失。

對(duì)精確地預(yù)測(cè)蓄電池臨界失效期,一般很少做到。有的UPS廠家已經(jīng)擁有這項(xiàng)技術(shù),但并沒(méi)有真正應(yīng)用于產(chǎn)品,比如對(duì)每一屆蓄電池進(jìn)行監(jiān)測(cè);單元蓄電池定時(shí)充放電;某一節(jié)蓄電池出現(xiàn)故障,可以及時(shí)通知更換等,因成本太高,很少實(shí)際應(yīng)用。因此對(duì)大容量的UPS仍采用人工維護(hù),定時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池狀況。

既然不能精確地預(yù)測(cè)蓄電池的臨界失效期,UPS廠商在盡可能延長(zhǎng)蓄電池壽命上采取了相應(yīng)的技術(shù)措施,即蓄電池管理技術(shù)。由于產(chǎn)品成本的原因,大容量UPS應(yīng)用蓄電池管理技術(shù)比較完善,而對(duì)中小功率的UPS采用該項(xiàng)技術(shù)較少。但隨著技術(shù)的發(fā)展,有的UPS廠家已經(jīng)在小至lkVA的UPS內(nèi)設(shè)有豐富的蓄電池管理技術(shù)。

一、蓄電池管理技術(shù)

相關(guān)資料表明,造成蓄電池的實(shí)際容量(Ah數(shù))下降、內(nèi)阻增大等"老化"問(wèn)題的主要原因是:在蓄電池不斷的充放電過(guò)程中,蓄電池內(nèi)部陽(yáng)極極板鈍化,水分揮發(fā)丟失。顯然,一旦在蓄電池內(nèi)部過(guò)早地出現(xiàn)上述現(xiàn)象,必然會(huì)造成蓄電池的實(shí)際使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)壽命。大量的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)資料表明,導(dǎo)致蓄電池性能惡化的因素可大致分為外部和內(nèi)部?jī)煞N,影響蓄電池壽命的外部因素有:

1.環(huán)境溫度

大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)證明,過(guò)高的環(huán)境工作溫度是導(dǎo)致免維護(hù)蓄電池使用壽命縮短的主要原因。環(huán)境溫度偏高導(dǎo)致蓄電池使用壽命縮短的原因有:

(1)當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),蓄電池所允許的浮充電壓的閥值將逐漸下降。此時(shí),如果采用浮充電壓閥值為固定值的設(shè)計(jì)方案(對(duì)于12V蓄電池而言,浮充電壓為13.5V),勢(shì)必會(huì)將蓄電池組置于“過(guò)電壓充電”工作狀態(tài)。顯然,這必將會(huì)導(dǎo)致蓄電池加速老化。解決蓄電池工作環(huán)境溫度變化對(duì)其壽命影響的技術(shù)措施是采用"帶溫度補(bǔ)償"的充電設(shè)計(jì)方案時(shí),通過(guò)將蓄電池的典型浮充電壓-溫度關(guān)系曲線存儲(chǔ)在微處理器的EPROM存儲(chǔ)器中的辦法,再利用配置在蓄電池柜中的溫度傳感器所測(cè)得的蓄電池組的實(shí)測(cè)溫度信號(hào)來(lái)實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整充電器的浮充電壓,從而將蓄電池組置于最佳的浮充電壓-溫度工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能。

(2)當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),蓄電池組本身固有的"存儲(chǔ)壽命"會(huì)逐漸縮短。

GFM系列蓄電池的放電容量和溫度的關(guān)系。蓄電池放電容量隨溫度的升、降而隨之增大、減小。

溫度升高時(shí),應(yīng)降低充電電壓,否則蓄電池中極板受硫酸腐蝕加劇,從而使其壽命縮短。當(dāng)環(huán)境溫度低于25℃時(shí),充電電壓應(yīng)提高,以防止充電不足。

GFM系列蓄電池在不同工作環(huán)境溫度下的使用壽命曲線。保持蓄電池工作在最佳的環(huán)境溫度對(duì)蓄電池的壽命是極為重要的。

實(shí)踐表明是否配置帶"溫度補(bǔ)償功能"的充電器對(duì)這種造成蓄電池壽命縮短有一定的影響。

同未配置帶"溫度補(bǔ)償功能"的充電器相比,帶"溫度補(bǔ)償功能"的充電器可以使蓄電池組的實(shí)際使用壽命有一定的增長(zhǎng)。然而,并不可能利用配置帶"溫度補(bǔ)償"充電器的辦法來(lái)徹底消除由于溫升偏高而造成蓄電池的實(shí)際使用壽命被縮短的問(wèn)題。

環(huán)境溫度偏低時(shí),盡管它不會(huì)對(duì)蓄電池的使用壽命造成不利影響。它會(huì)造成由免維護(hù)蓄電池所提供的有效容量下降。例如:當(dāng)環(huán)境溫度從25℃下降到0℃時(shí),它會(huì)造成蓄電池的有效放電容量下降20%~30%。對(duì)于此點(diǎn),當(dāng)今的UPS中的"溫度補(bǔ)償"充電器均對(duì)它無(wú)能為力,這是因?yàn)槠錅囟妊a(bǔ)償范圍被設(shè)計(jì)在25~55℃之間。

基于上述原因,對(duì)于絕大多數(shù)蓄電池組來(lái)說(shuō),要想真正消除它的實(shí)際使用壽命縮短或蓄電池的有效放電容量下降等不利影響,最佳選擇應(yīng)該是控制蓄電池的工作環(huán)境溫度,盡量設(shè)法將蓄電池的環(huán)境工作溫度控制在20~25℃范圍內(nèi),當(dāng)用戶(hù)在使用帶"溫度補(bǔ)償功能"的充電器時(shí),應(yīng)按照UPS廠家的安裝說(shuō)明,正確地配置和安裝溫度傳感器在蓄電池柜中的位置和溫度傳感器與UPS主機(jī)的通信接口之間的通信電纜。否則,會(huì)導(dǎo)致因UPS的充電系統(tǒng)的“誤動(dòng)作”而造成蓄電池被“過(guò)電壓充電”,從而加速老化,效果適得其反。

2.深度放電

蓄電池被深度放電是造成蓄電池的使用壽命被縮短的另一個(gè)重要原因,這種情況極易發(fā)生在蓄電池的自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)電路采用具有固定的“蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)”閥值設(shè)計(jì)方案的UPS中(絕大多數(shù)中小型UPS均采用此種設(shè)計(jì)方案)。當(dāng)這種UPS被配置成長(zhǎng)延時(shí)UPS供電系統(tǒng)(例如:4h/8h蓄電池后備供電時(shí)間),而它所接實(shí)際負(fù)載量較小時(shí),一旦市電停電,蓄電池就會(huì)被"深度放電"。對(duì)于UPS供電系統(tǒng)而言,當(dāng)用戶(hù)的后接負(fù)載量很輕時(shí)(所謂的“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象),對(duì)UPS主機(jī)而言,肯定有利于降低逆變器的故障。然而,對(duì)于同UPS配套的長(zhǎng)延時(shí)蓄電池組而言,則會(huì)因蓄電池被"深度放電"而造成蓄電池的實(shí)際使用壽命成10倍地縮短。

當(dāng)蓄電池的放電速率為0.6C時(shí),UPS的后接負(fù)載所需的蓄電池放電電流為蓄電池容量的60%。一旦市電停電,隨著停電時(shí)間的延長(zhǎng),蓄電池的端電壓將逐漸下降。當(dāng)放電時(shí)間為62min左右時(shí),單元蓄電池的端電壓將下降到它的"蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)"閥值1.67V(相對(duì)于2V蓄電池),從而迫使UPS進(jìn)入自動(dòng)關(guān)機(jī)狀態(tài),讓蓄電池停止放電。而此時(shí)的"蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)"閥值比在0.6C放電速率下蓄電池所允許的臨界關(guān)機(jī)電壓值1.6V要高。所以,蓄電池是處于正常的放電狀態(tài),而被自動(dòng)關(guān)機(jī)終止放電。

當(dāng)蓄電池的放電速率為0.l6C時(shí),UPS的后接負(fù)載所需的蓄電池放電電流僅為蓄電池容量的16%,即用戶(hù)的負(fù)載很輕,一旦市電停電,而且讓蓄電池一直放電到因"蓄電池電壓過(guò)低"而自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí),此時(shí)由于單元蓄電池的實(shí)際放電電壓1.67V要比在0.16C放電速率時(shí)所允許的臨界放電電壓1.75V低,從而迫使蓄電池進(jìn)入被“深度放電”的狀態(tài),必將造成蓄電池組過(guò)早地報(bào)廢失效。

從上面的分析可見(jiàn),為了能最大限度地獲得最長(zhǎng)的"安全放電時(shí)間",而又不致造成蓄電池被“深度放電”的關(guān)鍵是讓“蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)電壓”的閥值能隨著用戶(hù)的負(fù)載量的大小而自動(dòng)調(diào)整,并使它永遠(yuǎn)高于在該放電速率下所允許的臨界放電電壓值。近年來(lái),由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和微處理器被廣泛地應(yīng)用在UPS中,UPS開(kāi)發(fā)了防蓄電池被“深度放電”的蓄電池管理系統(tǒng)。

3.蓄電池深度放電管理系統(tǒng)

(1)定時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)方案。當(dāng)市電停電后,如果蓄電池組因放電電流較小而使它的放電時(shí)間超過(guò)原設(shè)計(jì)的"滿(mǎn)載后備供電時(shí)間"時(shí),UPS所允許的最長(zhǎng)放電時(shí)間為原來(lái)所預(yù)置的蓄電池“后備供電時(shí)間”的3倍。當(dāng)放電時(shí)間達(dá)到此時(shí)刻時(shí),不管蓄電池組是否還有足夠的容量可供使用,UPS都將執(zhí)行自動(dòng)關(guān)機(jī)操作,不讓蓄電池因放電電流過(guò)小而進(jìn)入"深度放電"工作區(qū)。例如:如果UPS的蓄電池組后備時(shí)間為l5min(帶100%負(fù)載),不管用戶(hù)的實(shí)際負(fù)載有多輕,只要市電的停電時(shí)間超過(guò)45min,UPS都將進(jìn)入自動(dòng)關(guān)機(jī)狀態(tài)(盡管此時(shí)的蓄電池還有數(shù)量可觀的可供安全使用的容量存在)。

(2)“三階段”調(diào)整的“蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)”方案。為防止蓄電池被“深度放電”,UPS采用如下的三階調(diào)整“蓄電池自動(dòng)關(guān)機(jī)”技術(shù):

1)當(dāng)蓄電池的放電時(shí)間小于30min時(shí),它的“蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)”閥值為1.67V/單元蓄電池(相當(dāng)于12V蓄電池的自動(dòng)關(guān)機(jī)電壓為10V)。

2)當(dāng)蓄電池的放電時(shí)間大于30min,小于60min時(shí),它的"蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)電壓"值被自動(dòng)調(diào)高到1.75V/單元蓄電池(相當(dāng)于12V蓄電池的關(guān)機(jī)電壓為10.5V)。

3)蓄電池的放電時(shí)間大于60min時(shí),它的"蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)電壓"值再被調(diào)到1.85V。單元蓄電池(相當(dāng)于12V蓄電池的關(guān)機(jī)電壓為11V)。

(3)閥值隨負(fù)載電流變化的全自動(dòng)調(diào)整方案。這是一種用微處理器和數(shù)字信息處理技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)“蓄電池電壓過(guò)低”自動(dòng)關(guān)機(jī)的最理想方案,UPS微處理器的EPRUM內(nèi)存儲(chǔ)有一條典型的蓄電池放電時(shí)間與其對(duì)應(yīng)的“蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)”閥值的變化曲線,以保證在任何蓄電池放電時(shí)間,任何負(fù)載變化量的工作條件下,實(shí)際的"蓄電池自動(dòng)關(guān)機(jī)"電壓值永遠(yuǎn)高于其相對(duì)應(yīng)的允許臨界放電電壓值。當(dāng)市電供電中斷時(shí),隨著蓄電池的實(shí)際放電時(shí)間的增長(zhǎng),UPS所執(zhí)行的"蓄電池電壓過(guò)低自動(dòng)關(guān)機(jī)"的閥值也隨之而平滑地上調(diào),從而到達(dá)既充分利用蓄電池的能源,又不致造成蓄電池被"深度放電"的雙贏目標(biāo)。

4.蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)

運(yùn)行實(shí)踐表明,蓄電池所允許的充放電循環(huán)次數(shù)是有限的。因此,盡可能地選用具有寬輸入電壓變化范圍的UPS是延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的有效途徑。近年來(lái),由于在中、小型UPS整流器的設(shè)計(jì)中采用高頻脈寬調(diào)制技術(shù),將UPS的市電輸入電壓變化從傳統(tǒng)的220V±15%(滿(mǎn)載)擴(kuò)展到220V—25%~220V+27%(滿(mǎn)載)的范圍。顯然,如果用戶(hù)選用這種UPS就會(huì)大大減少蓄電池組的充放電次數(shù),有利于延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。但對(duì)于特定的蓄電池而言,它所允許的蓄電池充放電循環(huán)次數(shù)還與蓄電池的放電電流大小密切相關(guān)。一般來(lái)說(shuō),蓄電池的放電電流越小(這意味著蓄電池的放電時(shí)間越長(zhǎng)),則蓄電池所允許的充放電循環(huán)次數(shù)則越小。蓄電池所允許的充放電循環(huán)次數(shù)。

用戶(hù)在配置長(zhǎng)延時(shí)UPS時(shí),應(yīng)充分考慮到蓄電池的充放電循環(huán)次數(shù)。為此可以考慮采用將多組并聯(lián)蓄電池組中的各組蓄電池置于順序放電狀態(tài),而不是讓整組蓄電池處于統(tǒng)一的單組放電工作方式。當(dāng)然,采用這種配置方案會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的安裝成本增大。

5.蓄電池充電器

(1)充電器的性能。采用恒壓恒流分段式充電技術(shù),對(duì)蓄電池進(jìn)行最優(yōu)充電,充電電流的紋波盡可能小,才能延長(zhǎng)蓄電池的壽命。最優(yōu)充電電流隨著蓄電池容量的不同而不同,因此隨著后備時(shí)間的不同、蓄電池容量的不同要求充電器的充電電流可增加或減少。現(xiàn)在有部分UPS產(chǎn)品為了共用充電器,將充電器的功率做得比較大,針對(duì)用戶(hù)的實(shí)際蓄電池配置,調(diào)整充電器的充電電流。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以滿(mǎn)足不同蓄電池配置的要求,缺點(diǎn)是浪費(fèi)成本,同時(shí)如果限制充電電流的裝置失效,或用戶(hù)維護(hù)不當(dāng),就會(huì)損壞蓄電池。有的廠家采用正常配置設(shè)計(jì)充電器的功率,后備時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短的UPS就無(wú)法兼顧了,F(xiàn)在最好的方案是充電器模塊設(shè)計(jì),采用不同的數(shù)目模塊配置,以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流的充電器,既可節(jié)約成本,又可滿(mǎn)足用戶(hù)不同的要求。

(2)均浮充功能。研究發(fā)現(xiàn)蓄電池在正常使用過(guò)程中,會(huì)發(fā)生電解液液面位置、密度、溫度的變化,各個(gè)蓄電池的端電壓、蓄電池內(nèi)阻的變化不均衡情況。這種不均衡情況會(huì)導(dǎo)致蓄電池組輸出電壓過(guò)低或蓄電池組內(nèi)阻過(guò)大,長(zhǎng)期下去會(huì)縮短蓄電池的壽命。為防止這種不均衡情況不斷加劇,在一定時(shí)間內(nèi),應(yīng)提高充電電壓,對(duì)蓄電池單元進(jìn)行充電,使各蓄電池單元都達(dá)到均衡一致的狀態(tài),起到活化蓄電池的目的。從而大大延長(zhǎng)蓄電池壽命。均浮充轉(zhuǎn)換技術(shù)就是根據(jù)對(duì)蓄電池充電電流的檢測(cè)及蓄電池容量情況的判斷,自動(dòng)進(jìn)行蓄電池均浮充轉(zhuǎn)換。為此要求配置的充電器具有均浮充自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能,以提高UPS系統(tǒng)的可用性。

二、中大型UPS蓄電池的監(jiān)測(cè)管理

目前,中大型UPS被廣泛地應(yīng)用在許多重要的部門(mén),其工作穩(wěn)定性和可靠性顯得極其重要。特別是中大型UPS系統(tǒng)在要求備用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),免維護(hù)蓄電池的價(jià)格甚至超過(guò)UPS主機(jī)的價(jià)格。對(duì)免維護(hù)蓄電池進(jìn)行合理的監(jiān)測(cè)管理和適當(dāng)配置容量有利延長(zhǎng)免維護(hù)蓄電池壽命和節(jié)約開(kāi)支。因此,中大型UPS免維護(hù)蓄電池作為UPS系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置,其作用是在失去市電或市電質(zhì)量超出用電設(shè)備允許的范圍時(shí),向負(fù)載提供電能,是組成UPS系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。同時(shí),免維護(hù)蓄電池又是一種價(jià)格昂貴的消耗品。因此,如何對(duì)免維護(hù)蓄電池進(jìn)行合理使用和管理以延長(zhǎng)其使用壽命,一直是UPS生產(chǎn)廠家多年來(lái)研究和改進(jìn)的課題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,UPS免維護(hù)蓄電池管理趨向于更科學(xué)、更嚴(yán)謹(jǐn)、更智能化。

由于中大型UPS系統(tǒng)的直流母線電壓很高,一般為400V左右,所以中、大型UPS系統(tǒng)采用蓄電池組。一組蓄電池一般由32節(jié)單體蓄電池(單體蓄電池的額定電壓為12V)或180節(jié)單體蓄電池(單體蓄電池的額定電壓為2V)串聯(lián)組成。蓄電池組在UPS系統(tǒng)中是循環(huán)運(yùn)行的,有兩種運(yùn)行狀態(tài):一種是充電狀態(tài),另一種是放電狀態(tài)。

根據(jù)蓄電池在中大型UPS系統(tǒng)中運(yùn)行的特點(diǎn),應(yīng)選擇合適的測(cè)試管理方法和適當(dāng)?shù)呐渲萌萘,以延長(zhǎng)蓄電池使用壽命,減少UPS系統(tǒng)故障率。UPS系統(tǒng)對(duì)蓄電池的監(jiān)測(cè)管理包括蓄電池組均勻性判斷和對(duì)每個(gè)單體蓄電池的電壓、電流、實(shí)際容量、剩余容量和工作溫度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。它具有浮充、均衡充電、在線放電測(cè)試和故障告警等功能;能自動(dòng)循環(huán)充放電,活化診治落后單體蓄電池,提高蓄電池壽命;不僅浮充電壓穩(wěn)定而且具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

1.智能化的充電功能

蓄電池充電性能是影響蓄電池壽命的重要因素之一。早期的UPS以及目前一些小功率UPS只控制充電電壓而不控制充電電流,這樣在蓄電池充電初期,由于蓄電池端電壓與充電電壓存在較大的壓差,極易因充電電流過(guò)大而造成蓄電池?fù)p壞。智能化的充電管理能夠根據(jù)使用條件、使用環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)充電機(jī)理,從而為蓄電池創(chuàng)造良好的運(yùn)行條件,有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

選用有蓄電池的智能化管理的UPS,其配有蓄電池充電電流傳感器(SH2),可以通過(guò)調(diào)整整流器的輸出電壓(即蓄電池的充電電壓)從而控制蓄電池的充電電流。以適應(yīng)不同類(lèi)型蓄電池的充電管理,以支持多種蓄電池的使用。根據(jù)不同類(lèi)型的蓄電池,其充電機(jī)理會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整改變。只需在蓄電池安裝時(shí),在控制面板輸入蓄電池類(lèi)型即可。

(1)閥控密封鉛酸蓄電池:采取先恒流后恒壓的充電方式。充電初期充電電流較大,UPS根據(jù)所配置的蓄電池容量自動(dòng)將充電電流限制在0.lC~0.2C(用戶(hù)可通過(guò)控制面板調(diào)整),對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電,確保蓄電池充電時(shí)安全快速。當(dāng)蓄電池容量達(dá)到80%后,UPS內(nèi)的充電器自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓充電。

(2)開(kāi)口式鉛酸蓄電池:采取先均充后浮充的充電方式。開(kāi)口式鉛酸蓄電池對(duì)充電電流沒(méi)有嚴(yán)格的要求,為盡快完成對(duì)蓄電池的充電,首先充電電壓被自動(dòng)調(diào)整到均充電壓。當(dāng)蓄電池容量達(dá)到80%后,UPS內(nèi)的充電器自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓充電。

(3)鎳鉻蓄電池:根據(jù)用戶(hù)配備的鎳鉻蓄電池型號(hào)、容量自動(dòng)調(diào)整充電方式,以適應(yīng)于各類(lèi)鎳鉻蓄電池的使用。

2.具有浮充電壓溫度補(bǔ)償功能

通過(guò)在蓄電池組現(xiàn)場(chǎng)安裝溫度傳感器,UPS會(huì)實(shí)時(shí)取得蓄電池的環(huán)境溫度數(shù)據(jù),并根據(jù)蓄電池環(huán)境溫度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)浮充電壓。鉛酸蓄電池的額定運(yùn)行溫度范圍是l0~30℃,在15~25℃范圍內(nèi),充電電壓不必隨溫度的變化進(jìn)行調(diào)整,如果運(yùn)行溫度不在此范圍內(nèi),充電電壓應(yīng)隨溫度的變化自動(dòng)予以調(diào)整。溫度調(diào)整系數(shù)為-5mV/CELL/℃,可以在-3~-8mV/CELL/℃范圍內(nèi)設(shè)定。

3.蓄電池的自動(dòng)檢測(cè)功能

蓄電池自動(dòng)檢測(cè)的主要作用是:檢測(cè)蓄電池性能以及蓄電池回路是否正常;驹硎峭ㄟ^(guò)強(qiáng)迫蓄電池放電,檢測(cè)蓄電池在一定時(shí)間內(nèi)的放電電流和電壓降。然后與UPS內(nèi)存儲(chǔ)的放電曲線進(jìn)行比較,給出蓄電池目前的品質(zhì)狀態(tài)。在檢測(cè)技術(shù)上,各UPS廠家有所不同。

在強(qiáng)迫蓄電池放電方面,有些廠家采取停止整流器工作的方式;有些廠家采取降低整流器輸出電壓的方式。顯然,后者更先進(jìn)更可靠,因?yàn)檫@種方式不會(huì)由于蓄電池或蓄電池回路存在故障而造成輸出斷電。

在測(cè)試程序方面,大多數(shù)UPS是將測(cè)試時(shí)間間隔設(shè)置為24h;每次測(cè)試放電時(shí)間為6min,UPS采取恒功率放電,由于不受負(fù)載波動(dòng)的影響,所得參數(shù)較準(zhǔn)確。

在UPS中設(shè)計(jì)安裝了蓄電池接觸器,蓄電池接入系統(tǒng)由UPS自動(dòng)控制,避免了由于蓄電池的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)間不當(dāng)帶來(lái)的人為故障,確保UPS在蓄電池檢測(cè)時(shí)的可靠性,蓄電池測(cè)試在以下情況將自動(dòng)執(zhí)行:

(1)系統(tǒng)啟動(dòng)后的60s。

(2)市電中斷時(shí)。

(3)市電恢復(fù)后24h。

(4)測(cè)試失敗后的60s。

(5)手動(dòng)命令。

每次放電測(cè)試后,UPS均會(huì)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析,并顯示分析結(jié)果。UPS的蓄電池自動(dòng)檢測(cè)方法較傳統(tǒng)方法的不同之處在于:

(1)測(cè)試頻度高,每24h進(jìn)行一次。這樣可以使用戶(hù)及時(shí)掌握蓄電池的運(yùn)行情況,在蓄電池出現(xiàn)性能下降的征兆時(shí)就進(jìn)行維護(hù)處理。避免了傳統(tǒng)方法中蓄電池在測(cè)試間隔期間(3~6個(gè)月)性能迅速下降甚至完全損壞的可能。由于用傳統(tǒng)方法測(cè)試時(shí),放電時(shí)間長(zhǎng)、蓄電池放電容量大(20%),故不可能進(jìn)行如此頻繁的測(cè)試,否則將影響蓄電池的使用壽命。

(2)測(cè)試持續(xù)時(shí)間短,每次只需6s基本不消耗蓄電池容量。這樣,即使在蓄電池檢測(cè)后立刻發(fā)生市電停電的情況,UPS的后備時(shí)間也不會(huì)受到損失。

4.過(guò)放電自動(dòng)保護(hù)

蓄電池過(guò)放電是指當(dāng)蓄電池放電降至最低保護(hù)電壓時(shí),蓄電池已處于被深度放電的狀態(tài)。造成蓄電池過(guò)放電的原因主要有:

(1)蓄電池最低保護(hù)電壓設(shè)置錯(cuò)誤。

(2)小負(fù)載,長(zhǎng)時(shí)間小電流放電。在并機(jī)冗余系統(tǒng)中,輕載、長(zhǎng)時(shí)間小電流放電造成的過(guò)放電情形很常見(jiàn)。這是因?yàn),在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),UPS的容量就留有一定的余量,而配備蓄電池時(shí),一般要求按滿(mǎn)負(fù)載設(shè)計(jì)。實(shí)際應(yīng)用中,負(fù)載往往只能達(dá)到UPS容量的30%左右。根據(jù)這一情況,如果設(shè)計(jì)系統(tǒng)后備時(shí)間為30min,則實(shí)際放電時(shí)間可達(dá)到4h左右,極易造成蓄電池的過(guò)放電。

通過(guò)修正相關(guān)設(shè)置可以糾正最低保護(hù)電壓設(shè)置錯(cuò)誤,但解決不了因小負(fù)載、長(zhǎng)時(shí)間小電流放電造成的過(guò)放電。因此,更為先進(jìn)的保護(hù)方式是:UPS可以根據(jù)負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整蓄電池最低保護(hù)電壓。智能過(guò)放電保護(hù)單元中內(nèi)置的微處理器會(huì)根據(jù)蓄電池的放電電流自動(dòng)調(diào)節(jié)關(guān)斷電壓,保護(hù)蓄電池免受過(guò)放電損壞。

5.后備時(shí)間顯示及低電壓報(bào)警

當(dāng)UPS由于各種原因切換到由蓄電池供電時(shí),用戶(hù)需要及時(shí)了解系統(tǒng)后備時(shí)間,采取相應(yīng)措施。當(dāng)蓄電池電壓降到低限時(shí),報(bào)警通知用戶(hù),然后自動(dòng)關(guān)機(jī)以防止蓄電池深度放電。

蓄電池放電時(shí),UPS會(huì)根據(jù)蓄電池的類(lèi)型、蓄電池容量、浮充電壓、蓄電池最低放電電壓等資料,結(jié)合當(dāng)前的負(fù)載情況,實(shí)時(shí)計(jì)算蓄電池的后備時(shí)間、蓄電池電壓過(guò)低的預(yù)警值以及系統(tǒng)關(guān)機(jī)的最低值。計(jì)算每30s更新一次,以消除因負(fù)載變動(dòng)引起的誤差,確保檢測(cè)精度。后備時(shí)間在液晶控制屏上實(shí)時(shí)顯示。

當(dāng)蓄電池電壓到達(dá)蓄電池預(yù)警低電壓時(shí),UPS聲音報(bào)警頻率會(huì)加快;如果配合UPS隨機(jī)提供的電源管理軟件,則可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備順序關(guān)機(jī)的功能。預(yù)警時(shí)間額定值為5min,可以在2~254min范圍內(nèi)設(shè)置。蓄電池預(yù)警低電壓和預(yù)警時(shí)間是兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù),當(dāng)蓄電池可供電時(shí)間少于預(yù)警時(shí)間值或蓄電池電壓低于預(yù)警電壓設(shè)置值時(shí),均會(huì)報(bào)警。

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