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中小型UPS的故障与对策

　随着UPS应用范围的日益扩大，在工作中存在的问题也不断出现，其中有些是UPS本身的原因，如整体设计不够合理，元器件质量欠佳等，也有人为造成的，如使用不恰当，维护不合理等。本文就“与使用者有关的UPS故障的起因及对策”进行探讨，这些问题容易被使用者所忽略，但是它对UPS的正常运行起着重要的作用。本文叙述的是当前应用最广的带有旁路及静态开关的在线式UPS。
　　 1　常见的UPS故障及对策图1 中小型UPS的组成
　　(1) UPS不能正常起动典型的中小型UPS组成如图1所示，在正常情况下，只要合上输入开关，UPS 便自动工作在旁路供电方式(图1虚线)，这时负载由市电直接提供。当发出UPS 起动命令后，UPS开始起动，约1分钟后自动由旁路供电方式转为逆变器供电方式(正常工作方式)(图1实线)。 UPS不能正常起动的原因除机器内部的因素外，使用者首先应检查输入电压是否正常；对于三相输入的UPS，还要检查是否“缺相”。因为在UPS内部有一个检测电路时刻对输入电压进行监视，若存在“缺相”，输入电压的三相平均值必然低于正常值的下限，检测电路便发出信号封锁UPS的起动，若检查输入电压正常，UPS仍未起动，对于单相输入的UPS要检查输入电压的火线与零线接线是否接反；对于三相输入的UPS则要检查其输入电压的相序是否正确。
　　(2) UPS起动后不能正常转换出现这种现象最大的可能是此时旁路电压超出其允许范围。UPS对于其输入电压的允许范围是比较宽的，一般为额定值的＋10％～－20％的范围内，但其旁路电压的允许范围只允许在其额定值的＋10％～－10％范围内。由此就出现了UPS虽然能够起动却不能转换到正常工作方式。出现不能正常转换的情况，首先应检查当时的市电电压(旁路电压)是否超出其允许范围，如已超出，则无需做任何处理，只要市电电压进入其允许范围，UPS就会自动地转换到正常工作方式。如检查的结果证实市电电压在允许范围内，可能是随着UPS使用时间的延长，其内部控制电路的某些参数发生了漂移，使得旁路电压的允许范围变小。这时需要对UPS内部的某些参数作必要的调整(最好由UPS的专业人员进行)。
　　(3) UPS在运行中频繁地转换到旁路供电方式 UPS一般运行在正常工作方式，但是在某些情况下就会转到旁路供电方式。如当UPS本来负载就比较重，再起动其它的负载，UPS就因“过载”而转到旁路，等负载的冲击电流过去后，UPS又自动转换到正常工作方式，这种情况的频繁出现对UPS的稳定工作是不利的，应做相应处理。在接有多台微机及打印机等负载时，若在UPS的输出端安装一个开关集中控制这些负载的起动及停止是不恰当的。图2 微机起动过渡过程图2是进行微机起动试验时的全部过渡过程，该过程表明，微机在开机瞬间的负载量比较大，随着加电时间的延长，其负载量逐渐趋于正常值。经计算，微机在开机瞬间的负载量约是正常工作时负载量的2～3倍。这样的控制方式在加载的瞬间必然造成UPS的过载而转换到旁路。为了避免其发生，有两种办法：一是仍采用集中控制设备起停，但必须在旁路方式下进行，待设备起动之后再起动UPS。由于旁路工作方式的过载能力较强，躲开了集中加载瞬间所产生的冲击电流。二是在正常工作方式的情况下加载，但由于逆变器的过载能力较弱，此时不能采用“集中加载”的方法，应逐步加载以分散加载时的冲击电流。
　　(4) UPS逆变器驱动管损坏使用者如何减少或避免这种故障的发生：
　　① 慎重选择UPS的负载，最好不带大功率可控硅负载、含可控硅桥式整流器及半波整流器等非线性负载。图3 单相桥式整流器输入输出电压波形图3是单相桥式半控整流器电路及输入输出电压形图。当可控硅未被触发时，UPS的输出i o电流为零，可控硅一旦被触发，UPS的输出电流突然由零上升至一个很大的值，可控硅的控制角(α)不同，其触发时UPS输出电流的上升值也不同；当控制角α接近90°时，UPS突然增大的输出电流将达到其最大值。 UPS带上这样的负载，就相当于在其输出端不断地进行从零到数倍输出负载量的阶跃式脉冲加载和减载操作，显然这种情况对于逆变器的工作是不利的。 ② UPS在工作时电池组未接入或接入的电池组严重失效。蓄电池不仅能够储存电能，在UPS的工作中还相当于一个容量很大的电容器，起到稳定直流母线电压的作用。如果电池组未接入或接入的电池严重失效，则UPS工作时其逆变器输入端的直流母线电压就不稳定，当UPS突加或突减负载时尤为明显，这种不良情况容易造成逆变器驱动管损坏。
　　(5) 当市电中断时，蓄电池不能维持对负载供电当市电中断，UPS立即关机，从而造成负载供电中断，这是由于蓄电池失效或其性能严重变坏，以致当市电中断时，蓄电池没有足够的能量来维持对负载供电。此时只要将不良蓄电池更换就可恢复正常。在检查蓄电池时，不能以测量蓄电池空载时端电压的高低来衡量其好坏，而应让它稍带负载，视其端电压变化。图4 12V、24AH蓄电池放电曲线图4是一条12V、24Ah蓄电池的放电曲线，其放电电流为16A。从曲线可以看到，在蓄电池空载时，其端电压为12.6V，一旦放电开始，其端电压突降，正常的蓄电池大约突降0.8V后端电压在一定的时间内基本保持不变；当蓄电池失效或性能严重变坏时，其空载端电压虽然基本正常，但只要放电，其端电压就会大幅度下降，下降幅度往往超出蓄电池的允许范围。检查蓄电池时，蓄电池带的负载值与蓄电池容量有关，推荐以蓄电池额定容量的70％作为放电电流值。如一节12V、24Ah的蓄电池可以让其在16A下放电，测量其端电压低于10V时则认为该蓄电池已经失效。据统计，由于蓄电池不能正常工作而引起的故障大约占UPS故障的1/3。 2 　蓄电池在运行中需要注意的问题目前运行的中小型UPS中，使用的大都是免维护密封式铅酸蓄电池，这种蓄电池的本体几乎不用维护，其运行状况的好坏很大程度上影响着蓄电池的性能。注意以下几点可以使蓄电池在良好的状况下工作，从而保持其优良的性能并延长其使用寿命。
　　(1) 蓄电池不要处于深度过放电状态。在中小型UPS的使用中，小电流长时间的放电状态要尽量避免。为此，在UPS的选型时就必须充分注意，不能为追求UPS运行的高可靠性，片面地认为UPS的容量越大可靠性就越高。若UPS长期处于轻载运行，虽然能降低逆变器驱动功率晶体管的故障，却增加了UPS内部蓄电池失效的可能性。因为蓄电池的放电电流过小，容易造成深度放电，为了避免这种情况的发生，UPS选型时应以实际负载量为其额定容量的60％～70％为宜，这样既可使UPS保持一定的容量裕度，提高其运行可靠性，又可以避免蓄电池因放电电流过小而产生的过放电现象。
　　(2) 如果市电很少发生停电现象，蓄电池长期处于备用状态，这对于蓄电池并不十分有利，此时应每隔一段时间(如3～4个月)人为地中断市电输入，让UPS中的蓄电池放电，过几分钟后再加上市电对蓄电池重新充电，以此激活蓄电池，达到恢复其容量的目的。
　　(3) 长期不用的UPS一旦重新使用，蓄电池往往失效。这是由于UPS长期不用，蓄电池长时间自放电而能量得不到补充。所以对于长期不使用的UPS应当定期起动(如每月起动一次)。
　　(4) 蓄电池进行大容量放电后应及时再充电，间隔时间不应超过24h。

发布日期：2019/11/23

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