（中石化宁波工程有限公司 浙江省宁波市 315103）
摘要：本文分别介绍了UPS和EPS的工作原理、组成以及分类，通过比较UPS和EPS的技术指标，得出了UPS和EPS的应用场所。
关键词：UPS；EPS；工作原理；负载适应性
1 引言
随着对供电系统的使用安全要求和对供电负荷的保障要求越来越高，以及重要设备自动化水平的不断提高，设备对电网供电可靠性依赖度越来越高。为了确保重要监控系统、应急照明、消防、计算机等重要设备的不间断供电，一般都配置了专用的UPS（Uninterruptible power system，不间断电源）或EPS（Emergency power supply，应急电源）。中断供电将会在经济上产生重大损失，例如：使生产过程或生产装备处于不安全状态、重大产品报废、生产企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。
下面简单介绍UPS和EPS的特点及两者间的应用区别。
2 UPS——不间断电源
2.1UPS的工作原理及组成
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。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。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立即将机内电池的能量，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。图1为在线式UPS工作原理框图。
一般来讲，UPS由五大部分组成：整流电路、储能机构、逆变电路、旁路开关电路及测控电路。①整流电路：将交流电变换为直流电，完成对储能机构充电，同时通过逆变器向负载供电。②储能机构：储能机构是UPS的核心部分，当市电正常时，储能机构从电网吸收能量储存；当市电中断时，储能机构将电能释放出来，供逆变器使用。③逆变电路：将整流电路所得的直流电压或者储能机构的电压变换成交流电压。④旁路开关：是市电旁路供电和逆变器供电的电气转换器件。⑤测控电路：是UPS的“大脑“，监测输入电压、电流的水平和控制输出的电压和电流精度；设置和控制整流器、逆变器；控制储能机构的充放电；控制主回路与旁路之间的转换。
2.2UPS的分类及特点
目前常见的UPS有后备式、在线式和在线互动式三种，主要特点如下：
a.后备式UPS，具有电路简单、成本低、可靠性高的优点，但是其输出电压稳定精度差，市电掉电时负载供电有一段时间的中断。另外受切换电流和动作时间的限制，输出功率一般较小，一般后备式正弦波输出UPS容量为2kVA以下，后备式方波输出UPS容量在1kVA以下。
b.在线式UPS，目前绝大多数大中型UPS都是在线式的。在线式UPS的特点有：①不论市电正常与否，负载都由逆变器供电，所以当市电发生故障的瞬间，UPS的输出电压不会产生任何间断；②由于UPS逆变器采用高频SPWM调制和输出波形的反馈控制，可以向负载提供电压稳定度高、波形畸变小、频率稳定以及动态响应速度快的高质量的电能；③全部负载功率都由逆变器提供，输出能力受限制；④整流器和逆变器都承担全部负载功率，整机效率比较低。
c.在线互动式UPS，在线互动式UPS与在线式UPS相比，省去了整流器和充电器，而由一个身兼二职的逆变器/充电器模块配以蓄电池组构成，具有效率高（可达98%以上）、结构简单、成本低、可靠性高的优点，但是它大部分时间由市电直接给负载供电，输出电压质量差，市电掉电时交流旁路开关存在断开时间，导致UPS输出存在一定时间的电能中断。
3.EPS——应急电源
3.1 EPS的工作原理及组成
EPS（Emergency Power Supply），即应急电源，是采用单体逆变技术，集充电器、蓄电池、逆变器及控制器于一体。①当市电正常时，由市电经过互投装置给重要负载供电，同时进行市电检测及蓄电池充电管理，然后再由电池组向逆变器提供直流能源。在这里，充电器是一个仅需向蓄电池组提供相当于10%蓄电池组容量（Ah）的充电电流的小功率直流电源，它并不具备直接向逆变器提供直流电源的能力。此时，市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向用户的各种应急负载供电。与此同时，在EPS的逻辑控制板的调控下，逆变器停止工作处于自动关机状态。在此条件下，用户负载实际使用的电源是来自电网的市电，因此，EPS应急电源也是通常说的一直工作在睡眠状态，可以有效的达到节能的效果.②当市电供电中断或市电电压超限（±15%或±20%额定输入电压）时，互投装置将立即投切至逆变器供电，此时在电池组所提供的直流能源的支持下，用户负载所使用的电源是通过EPS的逆变器转换的交流电源，而不是来自市电。③当市电电源恢复正常工作时，EPS的控制中心发出信号对逆变器执行自动关机操作，同时还通过它的转换开关执行从逆变器供电向交流旁路供电的切换操作。此后，EPS在经交流旁路供电通路向负载提供市电的同时，还通过充电器向电池组充电。图2为EPS电源的工作原理框图。
EPS系统主要包括整流器、充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等部分。其中逆变器是核心。整流器的作用是将交流电变成直流电，充电器对蓄电池及逆变器模块供电。逆变器的作用则是将直流电变成交流电，给负载稳定持续地供电，互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换。系统控制器对整个系统进行实时监控，可发出告警信号，同时可以通过串行口与计算机或Modem连接，实现对供电系统的微机监控和远程监控。
3.2 EPS应急电源的分类
根据所带负载种类大致可分为以下三种：
a.应急照明和事故照明类的照明型EPS，一般以单相为主，主要为应急照明场合（如商场、娱乐场所、办公场所、交易场所等）提供集中供电。
b.应急照明及混合型负载类的照明/动力混合型EPS，一般适用于负载性质比较复杂的场合，比如既有照明型负载，又有动力型负载，所以一般以三相居多，适用场合为宾馆、高层建筑、医院、大型商场等）
c.电机专用的变频起动类的动力型EPS，广泛应用于大功率电动机负载，如电梯、消防水泵、大型风机等。可避免因电机起动过程中的大电流冲击而损坏设备。与其他EPS不同之处是此类EPS一般只有单路输出。当输入的三相市电正常时，经整流后给逆变器提供直流电，同时经充电器对电池组充电；当三相输入断电或异常时，自动转由电池组给变频器提供直流电。当需要点击负载工作时，送给变频器起动信号（运行信号、远程控制信号等），变频器会立即输出。从0~50Hz变频供给电动机进行变频起动，当其频率到达50Hz后保持正常运行。
4.UPS和EPS的比较见表1
4.总结
由于UPS除了提供不间断供电外，还要求提高供电质量，而EPS则主要解决市电中断时的应急供电问题，仅强调能持续供电这一功能。所以UPS主要用于计算机房或金融中心等信息技术设备，而EPS则主要用于应急照明、疏散指示等消防用电设备。
参考文献：
[1] 工业与民用配电设计手册 第三版 中国航空工业规划设计研究院 组编
论文作者:余学琴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/16
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