DQZHAN電源訊：EPS電源的自動切換裝置與切換時間
為實現市電供電與逆變器供電之間的自動切換，而EPS電源按國家標準需是后備式的，因此自動切換裝置是EPS電源中必不可少的部件，也是影響EPS電源在可靠性方面的關鍵部件之一，因此易事特專門就自動切換裝置進行了下面的分析解釋。
根據EPS電源的輸出容量和負載要求不同，自動切換裝置可采用功率繼電器、交流接觸器、互投開關、固態開關(晶閘管)等構成。對EPS的切換時間要求具有多樣性，比如，一般消防應急照明要求切換時間小于5s，但是高危險區域使用的消防應急照明要求切換時間小于0.25s，為高壓氣體放電燈供電時不熄輝，則要求切換時間為數毫秒量級，而為風機、泵類、卷簾門、電梯等負載供電時，根據應用要求不同，切換時間也會在數毫秒等。
EPS電源與UPS電源不同之處在于多數應用場合對切換時間沒有很苛刻要求，在切換時間的要求也并不是越短越好，在能滿足應用需求的大前提下，適當慢一點切換可在其他方面獲益，比如可以降低損耗，減小暫態沖擊，提高可靠性等等方面，避免負載可能由于瞬間的斷電而導致工作失常等。市電正常時EPS電源的逆變器基本上都處于備用狀態，而且有冷備份與熱備份兩種工作方式。在冷備份時，逆變器只是控制部分處于工作狀態，功率部分處于加電待機狀態，但不起動;熱備份時，整個逆變器處于正常運轉狀態，但不承擔負載。當逆變器熱備份時，*短切換時間基本決定于所用切換裝置的動作時間;而當逆變器冷備份時，*短切換時間還要受逆變器其動時間的制約。特別是容量較大的EPS電源，如果起動過快，逆變變壓器和低通濾波器會產生很大的暫態沖擊，甚至可能損壞IGBT功率器件，因此逆變器一般都具備軟起動特性，且功率越大，起動越慢，大容量EPS逆變器的起動時間可達數秒之久。如果要求更快的切換時間，則只能采取熱備份工作方式，此時EPS的待機損耗自然要增加許多，整機效率會較低。
至于使用哪種切換裝置，這主要是依據對切換時間的要求而定。如要求毫秒級的切換時間，那么就只能采用固態開關(晶閘管)切換，且逆變器要處于熱備狀態。與同容量的機械切換開關相比，固態開關(晶閘管)切換的造價要高得多，通態損耗也會相對比較多。在對切換時間沒有苛刻要求的應用場合，一般采用機械切換開關進行切換，容量較小的EPS電源一般采用功率繼電器，功率較大的EPS通常采用互鎖的交流接觸器或自動互投開關。與交流接觸器相比，自動互投開關動作較慢，但由于互投開關具有機械自保持特性，對于不頻繁的切換而言，在長期運行的可靠性方面更具優勢。
用固態開關(晶閘管)實現市電與逆變器輸出之間的快速切換技術雖在UPS電源中應用多年，但也有所不同，UPS用功率繼電器(或接觸器)與固態開關(晶閘管)組合成一個旁路(BYPASS)切換裝置的，固態開關(晶閘管)主要是做瞬間過載旁路(BYPASS)切換，靠它瞬間使逆變器與電網有個短暫的并聯運行，從而獲得瞬間無切換時間的供電(彌補了功率繼電器或接觸器的渡越時間)。關鍵是要實現逆變器的鎖相運行和對市電即時電壓的快速檢測與跟蹤。它并不是真真的斷電切換，因這種方式均為“在線式”UPS所用，真真的斷電切換工作時固態開關(晶閘管)是不參于工作的。當其用于EPS電源時才真正是固態開關(晶閘管)的參與斷電切換，EPS電源均為后備式是不設旁路接觸器的。就是處于在市電正常、逆變器也正常運轉的情況下，即使是進行不間斷的切換，在技術上也是可以做到的，但實際情況是，切換需要在市電突然發生中斷或故障時進行，因市電中斷或故障的發生時刻是隨機的和非預知的，檢測確認市電故障需要時間，此時的切換時間不可能小于檢測、確認市電故障需要的時間。
為防止各種電源干擾導致誤動作，檢測時間不能太短。實踐證明，當檢測時間小于2ms時，檢測可靠性會明顯下降。因此小于2ms的切換時間是不可取。在EPS電源所應用各類負載里，對切換時間要求*苛刻的應當是高壓氣體放電燈。雖然這種燈具不允許用于消防應急照明，但由于其具有高強度、高效率的性能特點，在很多大型場館中都有應用。但有這么一個問題，那就是這種燈具一旦熄輝，需要冷卻后方能重新啟動，為保證照明不發生中斷，EPS電源必須具備快速切換能力。根據對多種高壓氣體放電燈產品的測試，如果不采取適當的續流措施，5ms的電力中斷就有可能導致熄輝，個別產品甚至3ms電力中斷就會熄輝。而對于某些電梯類負載，毫秒級的切換顯然是沒有必要的，但切換時的瞬間中斷電源同樣有可能導致電梯控制系統進入保護狀態。此種情況需要通過EPS電源控制系統的延時適當增加切換時間，才能保證電梯在應急供電后繼續正常運行。在有些應用場合，為了實現零切換，要求將EPS設計成在線運行方式，那么這時EPS電源實際就已經變成一臺專用的UPS，逆變器是長帶負荷工作的。

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