UPS電源針對電機類(lèi)負載的適應性設計
在一些需要保證負載不斷電的應用場(chǎng)合里面，有時(shí)客戶(hù)會(huì )發(fā)現UPS頻繁出現DC BUS高保護，或者負功保護等。一些客戶(hù)會(huì )據此認為是UPS的質(zhì)量問(wèn)題。實(shí)際上多數情況下這都是由于后面帶有電機類(lèi)負載產(chǎn)生的現象。在工業(yè)場(chǎng)合中，電機是一種主要的負載形式。當工業(yè)應用中的關(guān)鍵環(huán)節必需有足夠高的電源保護等級時(shí)，UPS與電機類(lèi)負載的配合問(wèn)題就是一個(gè)要重點(diǎn)考慮的因素。
通常UPS的設計初衷是保護關(guān)鍵IT類(lèi)設備，在電路結構上就主要基于IT類(lèi)設備的特點(diǎn)進(jìn)行設計。比如目前IT設備的主要是使用開(kāi)關(guān)電源，而且歐盟法規規定75W以上的設備都要具備功率因數校正。因此UPS主要面對的就是帶有功率因數校正的負載，在通常情況下其特性是一個(gè)功率因數接近于1的恒功率負載。在大功率電氣設備方面，還有一些舊的設備在使用，這些設備通常是基于6脈波整流或者12脈波整流技術(shù)，特點(diǎn)是一個(gè)恒功率的非線(xiàn)性整流負載。
無(wú)論是帶有PFC的開(kāi)關(guān)電源，還是脈波整流電源，其功率的實(shí)部都只能是正的，能量不會(huì )反灌回市電，因此在UPS的設計中更加重視的是在恒功率負載下的可靠性，以及在帶有非線(xiàn)性的整流性負載時(shí)的諧波控制能力，以及電壓穩態(tài)精度與動(dòng)態(tài)恢復速度，而不會(huì )特別要求具有能量回饋的能力。特別是在UPS帶有大量智能化的設計之后，往往會(huì )把能量從負載回饋到UPS的直流母線(xiàn)作為一種故障狀態(tài)來(lái)對待。因此在帶有電機類(lèi)負載的時(shí)候，電機再生發(fā)電產(chǎn)生的能量很容易觸發(fā)UPS的保護條件。
另一方面，UPS在電路架構上常用的結構是整流+電池升壓+逆變器的結構，很大一部分UPS的整流和電池升壓部分都是使用Boost或者變形的電路，能量?jì)H能從市電和電池流動(dòng)到直流母線(xiàn)上，而不能反向流動(dòng)。這樣即使軟件上允許能量回饋，但是當發(fā)生能量回饋時(shí)，由于能量都儲存在直流母線(xiàn)上，造成直流母線(xiàn)升高，最終仍然會(huì )導致UPS跳脫保護。
電機負載的特性與IT設備常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源完全不同，表現為具有啟動(dòng)/制動(dòng)等諸多工作狀態(tài)，而且隨著(zhù)電機后面所帶負載的不同會(huì )有非常大的差異，完全不像IT類(lèi)開(kāi)關(guān)電源那樣只有帶載/卸載。因此具體的解決方案也需要考慮電機后面所帶負載的情況分別進(jìn)行處理。
電機在啟動(dòng)時(shí)有很高的瞬態(tài)沖擊，如果沒(méi)有額外的輔助措施，就需要UPS電源能夠在瞬時(shí)供應非常大的功率。針對IT設備設計UPS一般僅僅是根據短時(shí)間內2倍功率設計，而有的UPS則是僅有1.5倍。對于再大功率的負載，軟件限流算法或者硬件的限流線(xiàn)路就會(huì )發(fā)生作用，從而影響電機啟動(dòng)。不過(guò)好在UPS一般都設計有Line Support功能，當負載功率大時(shí)能夠通過(guò)旁路供電來(lái)解決。但是在電池模式下，無(wú)法通過(guò)旁路分擔功率，就存在電機啟動(dòng)過(guò)程異常的可能。為此對于瞬間供應電流的能力非常關(guān)鍵的場(chǎng)合，就需要選擇更大功率的UPS。
電機在制動(dòng)時(shí)具有能量再生，此時(shí)回饋的能量并不僅是電機本身儲存的能量，還可能包含了電機后面連接的負載所具有的慣性以及勢能所儲存的能量。以電梯為例，當電梯上升時(shí)需要電機提供能量，而當電梯下降時(shí)如果電梯的重量超過(guò)下降過(guò)程中的阻力，就會(huì )成為一個(gè)發(fā)電設備，帶動(dòng)電機發(fā)電，這樣再生出來(lái)的電力就有可能反灌回UPS。
此外，在帶有電機的應用中還有另外一個(gè)因素需要加以考慮，就是變頻調速裝置。不同的變頻調速裝置對于UPS系統的影響也是不一樣的。
在輸入端是一個(gè)六脈波整流以及附加的直流或者交流側濾波器，而在直流母線(xiàn)上連接有制動(dòng)電阻。當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，變頻器的直流母線(xiàn)會(huì )被充高。在直流母線(xiàn)達到預設的電壓點(diǎn)時(shí)，通過(guò)開(kāi)通制動(dòng)電阻控制來(lái)消耗掉回饋的能量。這種做法是目前工業(yè)界最普遍的方式，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，而且對于UPS來(lái)說(shuō)變頻器就是一個(gè)標準的非線(xiàn)性整流負載，與IT類(lèi)負載非常接近。當然其缺點(diǎn)則是電機回饋的能量被轉換成熱量消耗掉，沒(méi)有重新利用。
為了節約能源，部分高端變頻器采用了背靠背的結構，而普通變頻器也可以通過(guò)添加能量回饋模塊來(lái)把電機回饋的能量返回輸入端。見(jiàn)下圖所示。
對于這類(lèi)變頻器來(lái)說(shuō)，電機再生的電能仍然會(huì )回饋到UPS里面，使得UPS面臨與直接連接電機類(lèi)似的問(wèn)題。
還有一類(lèi)特殊的變頻器使用了矩陣變換器的結構，見(jiàn)下圖所示。由于其中沒(méi)有儲能元件，所有的能量都直接在輸入輸出端傳遞，對于UPS來(lái)說(shuō)與直接連接電機也沒(méi)有區別。
當然，如果UPS直流母線(xiàn)具有足夠大的容量，電機回饋的能量導致的直流母線(xiàn)充高在能夠接受的范圍內，那么由于給電機提供的平均能量仍然是正的，UPS就仍然可以放心應用。但是通常情況下UPS都沒(méi)有那么大的直流母線(xiàn)電容，因此必須考慮另外的方式來(lái)解決電機負載能量回饋問(wèn)題。出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里僅討論UPS單機下的解決方案，在并聯(lián)系統里面的負功率保護問(wèn)題牽涉到很多其他的并聯(lián)系統模塊設計的問(wèn)題，并不僅僅是電機再生能量的處理。
部分UPS在電路架構上是使用完全雙向的結構，見(jiàn)下面圖中所示。其中PFC，逆變甚至電池DC/DC都可以保證能量雙向流動(dòng)。
從原理上來(lái)說(shuō)，只要軟件上解除在PFC級和逆變器的復功率限制，這種UPS完全可以工作在雙向模式下：當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，在市電模式下，通過(guò)PFC把能量反饋回市電;在電池模式下，通過(guò)雙向DC/DC把能量反饋回電池。但是這里面有一些必須考慮到的因素，比如：
電網(wǎng)是否允許能量回饋?
能量回饋電網(wǎng)需要滿(mǎn)足那些規范?
電池允許的充電功率有多大?
首要的問(wèn)題是電網(wǎng)方面是否允許再生能量回饋。不同地方的電網(wǎng)對此的要求可能會(huì )不一樣，對于一些功率特別大的負載，電網(wǎng)出于穩定性考慮可能不希望能量回饋。如果輸入端使用的是通常的柴油發(fā)電機，那么是不能回饋能量的。
在允許能量回饋電網(wǎng)的前提下，必須考慮此時(shí)面對的安全問(wèn)題，這是太陽(yáng)能發(fā)電系統已經(jīng)面臨過(guò)的。當能量向電網(wǎng)回饋，而電網(wǎng)由于此時(shí)斷電的話(huà)，就會(huì )出現所謂的孤島效應問(wèn)題。而電網(wǎng)如果在回饋過(guò)程中出現短時(shí)間低電壓等異常情況，UPS的能量回饋也應當正常工作一段時(shí)間。為此適用于可再生能源發(fā)電的技術(shù)，比如孤島檢測，低電壓穿越等技術(shù)就業(yè)需要配備在UPS上。
在電池模式下，常用的鉛酸蓄電池在充電和放電時(shí)所允許的電流是不同的，充電時(shí)的最大電流要小得多。這就意味著(zhù)如果負載回饋能量很大時(shí)，充電電流就也會(huì )很大，為此在電池模式下兼容電機負載就需要使用足夠多的蓄電池組來(lái)分攤充電電流。另外一方面，一般UPS的充電功率是根據常見(jiàn)電池組的容量來(lái)配備的，如果要加大充電的功率，這部分電路也需要特別設計。
對于其他電路架構的UPS，比如下面一種常見(jiàn)的結構，其電池升壓和PFC都是單向工作的，這就意味著(zhù)電機再生能量是無(wú)法反灌到市電或者電池的，必須另外想辦法。
在市電模式下，最簡(jiǎn)單的方式不外乎采用旁路解決。只要發(fā)現負載回饋的能量過(guò)大，就把UPS轉到旁路模式下，通過(guò)旁路來(lái)吸收電機再生能量。不過(guò)這一方法只有在旁路真正是市電，并且正常情況下可以使用，因此其應用是有一些局限性的。如果要求UPS不管在市電還是電池模式下還是使用發(fā)電機做輸入都能搭配電機負載工作，就必須還要有其他的方法。
另外一種不受市電和電池模式限制的簡(jiǎn)單方式就是像變頻器一樣加入制動(dòng)電阻來(lái)消耗多余的能量。這一設計在變頻器上已經(jīng)非常成熟，可以很方便的移植到UPS上使用。由于傳統上UPS并不具有專(zhuān)門(mén)為制動(dòng)使用的IGBT，所以需要把制動(dòng)電阻和制動(dòng)IGBT單獨設計為一個(gè)模塊，根據需要來(lái)作為可選的附件來(lái)使用。
能量回饋模塊也是變頻器上成熟的技術(shù)，當然也可以用到這里。但是能量回饋模塊的原理也是把電機回饋的能量轉成交流返回給市電，為此在電池模式，或者在輸入是發(fā)電機的情況下，能量回饋模塊也是不能使用的。
在UPS的充電器設計中，一種常用的做法是從直流母線(xiàn)取電，通過(guò)電路降壓后給電池充電。在這種方式下，就給電機能量回饋的處理提供了一個(gè)變通的方式：無(wú)論在市電模式還是在電池模式下，都通過(guò)充電器把多余的能量轉給電池儲存。當電池充到某一個(gè)程度時(shí)就轉到電池模式，把能量釋放到一個(gè)相對低的水平。這樣通過(guò)略微降低一點(diǎn)電池后備時(shí)間，可以換來(lái)電機負載問(wèn)題的解決。這個(gè)過(guò)程見(jiàn)下圖所示。
在市電模式下，能量是從市電Mains，經(jīng)過(guò)PFC，DC BUS，INV產(chǎn)生交流電壓輸出提供給負載，同時(shí)充電器從DC BUS取電，給電池充電。在電池模式下，電池能量經(jīng)過(guò)DC/DC，DC BUS和INV提供給負載。
當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，能量流向就會(huì )發(fā)生改變。在市電模式下，如果BUS電壓由于回饋能量而充高時(shí)，就需要停止市電供電，而由充電器把能量轉移到電池端。
當能量回饋結束時(shí)，需要先檢查電池是否已經(jīng)充滿(mǎn)，如果已經(jīng)充滿(mǎn)，則需要以電池模式把電力釋放掉一部分，以為下一次電機能量回饋留出空間。
之后再重新轉回市電模式工作。在市電模式下，充電器也要保證不把電池充滿(mǎn)，而是預留下儲存回饋能量的空間。
在電池模式下則比較簡(jiǎn)單，只要BUS由于逆變器復功率而沖高，就關(guān)閉電池DC/DC，打開(kāi)充電器，直到電機能量回饋結束，再轉回電池DC/DC工作。這種解決方案的好處是電機回饋的能量只會(huì )返回到電池，然后在后續合適的時(shí)機再釋放出來(lái)，而不會(huì )返回到市電，從而防止了類(lèi)似太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電方式帶來(lái)的問(wèn)題。
很明顯，這個(gè)過(guò)程與混合動(dòng)力汽車(chē)的原理是非常一致的。同樣的，智能的電池能量的管理在這里也是很關(guān)鍵的。如果充電的閾值設得太高，電池有可能被充壞;如果放電的閾值設得太低，可能會(huì )影響斷電時(shí)的后備時(shí)間。同樣的，充電器的容量以及電池允許的最大充電電流也是設計時(shí)要考慮的重要因素。
結論：
在UPS應用中，當負載是會(huì )產(chǎn)生再生能量的電機時(shí)，一般UPS系統比較容易由于電機制動(dòng)能量回饋到UPS的直流母線(xiàn)的問(wèn)題而產(chǎn)生逆變器負功保護或者直流母線(xiàn)高壓保護。為了兼容這種類(lèi)型負載，UPS系統需要附加額外的功能模塊來(lái)達到可靠工作的目的。
最為可靠和簡(jiǎn)單的方法是為UPS配備可選的制動(dòng)模塊，其中包含電阻和開(kāi)關(guān)管。當電機制動(dòng)時(shí)，從電機回饋的能量可以利用制動(dòng)模塊加以消耗。
通常UPS的設計初衷是保護關(guān)鍵IT類(lèi)設備，在電路結構上就主要基于IT類(lèi)設備的特點(diǎn)進(jìn)行設計。比如目前IT設備的主要是使用開(kāi)關(guān)電源，而且歐盟法規規定75W以上的設備都要具備功率因數校正。因此UPS主要面對的就是帶有功率因數校正的負載，在通常情況下其特性是一個(gè)功率因數接近于1的恒功率負載。在大功率電氣設備方面，還有一些舊的設備在使用，這些設備通常是基于6脈波整流或者12脈波整流技術(shù)，特點(diǎn)是一個(gè)恒功率的非線(xiàn)性整流負載。
無(wú)論是帶有PFC的開(kāi)關(guān)電源，還是脈波整流電源，其功率的實(shí)部都只能是正的，能量不會(huì )反灌回市電，因此在UPS的設計中更加重視的是在恒功率負載下的可靠性，以及在帶有非線(xiàn)性的整流性負載時(shí)的諧波控制能力，以及電壓穩態(tài)精度與動(dòng)態(tài)恢復速度，而不會(huì )特別要求具有能量回饋的能力。特別是在UPS帶有大量智能化的設計之后，往往會(huì )把能量從負載回饋到UPS的直流母線(xiàn)作為一種故障狀態(tài)來(lái)對待。因此在帶有電機類(lèi)負載的時(shí)候，電機再生發(fā)電產(chǎn)生的能量很容易觸發(fā)UPS的保護條件。
另一方面，UPS在電路架構上常用的結構是整流+電池升壓+逆變器的結構，很大一部分UPS的整流和電池升壓部分都是使用Boost或者變形的電路，能量?jì)H能從市電和電池流動(dòng)到直流母線(xiàn)上，而不能反向流動(dòng)。這樣即使軟件上允許能量回饋，但是當發(fā)生能量回饋時(shí)，由于能量都儲存在直流母線(xiàn)上，造成直流母線(xiàn)升高，最終仍然會(huì )導致UPS跳脫保護。
電機負載的特性與IT設備常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源完全不同，表現為具有啟動(dòng)/制動(dòng)等諸多工作狀態(tài)，而且隨著(zhù)電機后面所帶負載的不同會(huì )有非常大的差異，完全不像IT類(lèi)開(kāi)關(guān)電源那樣只有帶載/卸載。因此具體的解決方案也需要考慮電機后面所帶負載的情況分別進(jìn)行處理。
電機在啟動(dòng)時(shí)有很高的瞬態(tài)沖擊，如果沒(méi)有額外的輔助措施，就需要UPS電源能夠在瞬時(shí)供應非常大的功率。針對IT設備設計UPS一般僅僅是根據短時(shí)間內2倍功率設計，而有的UPS則是僅有1.5倍。對于再大功率的負載，軟件限流算法或者硬件的限流線(xiàn)路就會(huì )發(fā)生作用，從而影響電機啟動(dòng)。不過(guò)好在UPS一般都設計有Line Support功能，當負載功率大時(shí)能夠通過(guò)旁路供電來(lái)解決。但是在電池模式下，無(wú)法通過(guò)旁路分擔功率，就存在電機啟動(dòng)過(guò)程異常的可能。為此對于瞬間供應電流的能力非常關(guān)鍵的場(chǎng)合，就需要選擇更大功率的UPS。
電機在制動(dòng)時(shí)具有能量再生，此時(shí)回饋的能量并不僅是電機本身儲存的能量，還可能包含了電機后面連接的負載所具有的慣性以及勢能所儲存的能量。以電梯為例，當電梯上升時(shí)需要電機提供能量，而當電梯下降時(shí)如果電梯的重量超過(guò)下降過(guò)程中的阻力，就會(huì )成為一個(gè)發(fā)電設備，帶動(dòng)電機發(fā)電，這樣再生出來(lái)的電力就有可能反灌回UPS。
此外，在帶有電機的應用中還有另外一個(gè)因素需要加以考慮，就是變頻調速裝置。不同的變頻調速裝置對于UPS系統的影響也是不一樣的。
在輸入端是一個(gè)六脈波整流以及附加的直流或者交流側濾波器，而在直流母線(xiàn)上連接有制動(dòng)電阻。當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，變頻器的直流母線(xiàn)會(huì )被充高。在直流母線(xiàn)達到預設的電壓點(diǎn)時(shí)，通過(guò)開(kāi)通制動(dòng)電阻控制來(lái)消耗掉回饋的能量。這種做法是目前工業(yè)界最普遍的方式，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，而且對于UPS來(lái)說(shuō)變頻器就是一個(gè)標準的非線(xiàn)性整流負載，與IT類(lèi)負載非常接近。當然其缺點(diǎn)則是電機回饋的能量被轉換成熱量消耗掉，沒(méi)有重新利用。
為了節約能源，部分高端變頻器采用了背靠背的結構，而普通變頻器也可以通過(guò)添加能量回饋模塊來(lái)把電機回饋的能量返回輸入端。見(jiàn)下圖所示。
對于這類(lèi)變頻器來(lái)說(shuō)，電機再生的電能仍然會(huì )回饋到UPS里面，使得UPS面臨與直接連接電機類(lèi)似的問(wèn)題。
還有一類(lèi)特殊的變頻器使用了矩陣變換器的結構，見(jiàn)下圖所示。由于其中沒(méi)有儲能元件，所有的能量都直接在輸入輸出端傳遞，對于UPS來(lái)說(shuō)與直接連接電機也沒(méi)有區別。
當然，如果UPS直流母線(xiàn)具有足夠大的容量，電機回饋的能量導致的直流母線(xiàn)充高在能夠接受的范圍內，那么由于給電機提供的平均能量仍然是正的，UPS就仍然可以放心應用。但是通常情況下UPS都沒(méi)有那么大的直流母線(xiàn)電容，因此必須考慮另外的方式來(lái)解決電機負載能量回饋問(wèn)題。出于簡(jiǎn)單起見(jiàn)，這里僅討論UPS單機下的解決方案，在并聯(lián)系統里面的負功率保護問(wèn)題牽涉到很多其他的并聯(lián)系統模塊設計的問(wèn)題，并不僅僅是電機再生能量的處理。
部分UPS在電路架構上是使用完全雙向的結構，見(jiàn)下面圖中所示。其中PFC，逆變甚至電池DC/DC都可以保證能量雙向流動(dòng)。
從原理上來(lái)說(shuō)，只要軟件上解除在PFC級和逆變器的復功率限制，這種UPS完全可以工作在雙向模式下：當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，在市電模式下，通過(guò)PFC把能量反饋回市電;在電池模式下，通過(guò)雙向DC/DC把能量反饋回電池。但是這里面有一些必須考慮到的因素，比如：
電網(wǎng)是否允許能量回饋?
能量回饋電網(wǎng)需要滿(mǎn)足那些規范?
電池允許的充電功率有多大?
首要的問(wèn)題是電網(wǎng)方面是否允許再生能量回饋。不同地方的電網(wǎng)對此的要求可能會(huì )不一樣，對于一些功率特別大的負載，電網(wǎng)出于穩定性考慮可能不希望能量回饋。如果輸入端使用的是通常的柴油發(fā)電機，那么是不能回饋能量的。
在允許能量回饋電網(wǎng)的前提下，必須考慮此時(shí)面對的安全問(wèn)題，這是太陽(yáng)能發(fā)電系統已經(jīng)面臨過(guò)的。當能量向電網(wǎng)回饋，而電網(wǎng)由于此時(shí)斷電的話(huà)，就會(huì )出現所謂的孤島效應問(wèn)題。而電網(wǎng)如果在回饋過(guò)程中出現短時(shí)間低電壓等異常情況，UPS的能量回饋也應當正常工作一段時(shí)間。為此適用于可再生能源發(fā)電的技術(shù)，比如孤島檢測，低電壓穿越等技術(shù)就業(yè)需要配備在UPS上。
在電池模式下，常用的鉛酸蓄電池在充電和放電時(shí)所允許的電流是不同的，充電時(shí)的最大電流要小得多。這就意味著(zhù)如果負載回饋能量很大時(shí)，充電電流就也會(huì )很大，為此在電池模式下兼容電機負載就需要使用足夠多的蓄電池組來(lái)分攤充電電流。另外一方面，一般UPS的充電功率是根據常見(jiàn)電池組的容量來(lái)配備的，如果要加大充電的功率，這部分電路也需要特別設計。
對于其他電路架構的UPS，比如下面一種常見(jiàn)的結構，其電池升壓和PFC都是單向工作的，這就意味著(zhù)電機再生能量是無(wú)法反灌到市電或者電池的，必須另外想辦法。
在市電模式下，最簡(jiǎn)單的方式不外乎采用旁路解決。只要發(fā)現負載回饋的能量過(guò)大，就把UPS轉到旁路模式下，通過(guò)旁路來(lái)吸收電機再生能量。不過(guò)這一方法只有在旁路真正是市電，并且正常情況下可以使用，因此其應用是有一些局限性的。如果要求UPS不管在市電還是電池模式下還是使用發(fā)電機做輸入都能搭配電機負載工作，就必須還要有其他的方法。
另外一種不受市電和電池模式限制的簡(jiǎn)單方式就是像變頻器一樣加入制動(dòng)電阻來(lái)消耗多余的能量。這一設計在變頻器上已經(jīng)非常成熟，可以很方便的移植到UPS上使用。由于傳統上UPS并不具有專(zhuān)門(mén)為制動(dòng)使用的IGBT，所以需要把制動(dòng)電阻和制動(dòng)IGBT單獨設計為一個(gè)模塊，根據需要來(lái)作為可選的附件來(lái)使用。
能量回饋模塊也是變頻器上成熟的技術(shù)，當然也可以用到這里。但是能量回饋模塊的原理也是把電機回饋的能量轉成交流返回給市電，為此在電池模式，或者在輸入是發(fā)電機的情況下，能量回饋模塊也是不能使用的。
在UPS的充電器設計中，一種常用的做法是從直流母線(xiàn)取電，通過(guò)電路降壓后給電池充電。在這種方式下，就給電機能量回饋的處理提供了一個(gè)變通的方式：無(wú)論在市電模式還是在電池模式下，都通過(guò)充電器把多余的能量轉給電池儲存。當電池充到某一個(gè)程度時(shí)就轉到電池模式，把能量釋放到一個(gè)相對低的水平。這樣通過(guò)略微降低一點(diǎn)電池后備時(shí)間，可以換來(lái)電機負載問(wèn)題的解決。這個(gè)過(guò)程見(jiàn)下圖所示。
在市電模式下，能量是從市電Mains，經(jīng)過(guò)PFC，DC BUS，INV產(chǎn)生交流電壓輸出提供給負載，同時(shí)充電器從DC BUS取電，給電池充電。在電池模式下，電池能量經(jīng)過(guò)DC/DC，DC BUS和INV提供給負載。
當電機發(fā)生能量回饋時(shí)，能量流向就會(huì )發(fā)生改變。在市電模式下，如果BUS電壓由于回饋能量而充高時(shí)，就需要停止市電供電，而由充電器把能量轉移到電池端。
當能量回饋結束時(shí)，需要先檢查電池是否已經(jīng)充滿(mǎn)，如果已經(jīng)充滿(mǎn)，則需要以電池模式把電力釋放掉一部分，以為下一次電機能量回饋留出空間。
之后再重新轉回市電模式工作。在市電模式下，充電器也要保證不把電池充滿(mǎn)，而是預留下儲存回饋能量的空間。
在電池模式下則比較簡(jiǎn)單，只要BUS由于逆變器復功率而沖高，就關(guān)閉電池DC/DC，打開(kāi)充電器，直到電機能量回饋結束，再轉回電池DC/DC工作。這種解決方案的好處是電機回饋的能量只會(huì )返回到電池，然后在后續合適的時(shí)機再釋放出來(lái)，而不會(huì )返回到市電，從而防止了類(lèi)似太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電方式帶來(lái)的問(wèn)題。
很明顯，這個(gè)過(guò)程與混合動(dòng)力汽車(chē)的原理是非常一致的。同樣的，智能的電池能量的管理在這里也是很關(guān)鍵的。如果充電的閾值設得太高，電池有可能被充壞;如果放電的閾值設得太低，可能會(huì )影響斷電時(shí)的后備時(shí)間。同樣的，充電器的容量以及電池允許的最大充電電流也是設計時(shí)要考慮的重要因素。
結論：
在UPS應用中，當負載是會(huì )產(chǎn)生再生能量的電機時(shí)，一般UPS系統比較容易由于電機制動(dòng)能量回饋到UPS的直流母線(xiàn)的問(wèn)題而產(chǎn)生逆變器負功保護或者直流母線(xiàn)高壓保護。為了兼容這種類(lèi)型負載，UPS系統需要附加額外的功能模塊來(lái)達到可靠工作的目的。
最為可靠和簡(jiǎn)單的方法是為UPS配備可選的制動(dòng)模塊，其中包含電阻和開(kāi)關(guān)管。當電機制動(dòng)時(shí)，從電機回饋的能量可以利用制動(dòng)模塊加以消耗。
| 【上一個(gè)】 電源適配器引起輸出電壓低的主要原因是什么？ | 【下一個(gè)】 如何選擇高品質(zhì)的LED路燈電源呢？ |
| ^ UPS電源針對電機類(lèi)負載的適應性設計 |