1 钢铁制造行业UPS供电解决方案

　　1.1 PLC、DCS系统UPS供电解决方案

　　随着钢铁产业的升级,大型钢铁生产集团纷纷建设技术含量更高的冷轧、热轧生产线,这些系统大都采用进口设备,自动化程度高,其中含有大量的PLC和DCS系统,这些系统都对电源有较高的要求,必须配置UPS,容量基本上为5～80kVA。

　　UPS方案:在PLC或DCS系统中,为保证负载设备的可靠性和供电安全,建议采用“1+1”冗余并联UPS供电系统。正常工作时,两台UPS平均分配负载,各承担50%,其可靠性为单机系统的5.5倍以上。

　　为保障系统的高可靠性,电池系统是非常关键的指标,因此建议采用UPS主机和电池一体化的设计方案,采用同一品牌的产品,这样使整个系统具有更高的兼容性和可靠性。

　　1.2 转炉氧枪系统的供电解决方案

　　炼钢厂转炉应急设备:转炉应急提枪电机需要UPS供电。当主供电回路停电时,炼钢转炉中的氧枪需迅速提升,钢水外流,为避免钢水固化,造成转炉报废。因此提枪电机必须配置UPS保证停电时正常工作。如图1所示。系统容量一般为40～200kVA。

　　以一台电机负载为例,电机容量:75kW,变频器:150kW,市电:三相380V,50Hz,一路。

　　由于负载为电机,因此在UPS的容量配置上以8～9倍为宜,为减少容量配置的系数,在UPS后级需要配置变频器,这样容量的配置在两倍就可以。在此系统当中,需要配置一台200kVA的UPS。

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　　1.3 大型高炉风机励磁系统UPS供电解决方案

　　大型高炉风机励磁系统:高炉风机负责供氧送风在炼钢中起到重要的作用,一旦中断,将造成巨大损失,严重时会造成整个高炉报废。风机功率一般为兆瓦极,励磁系统需要独立供电,需要配置120～400kVA的大功率UPS系统。此种系统建议配置“1+1”双机冗余并联系统,如图2所示。

　　2 产品性能特点介绍

　　NT系列UPS是为大型用户所设计,其主要应用领域为各种资料数据处理系统、电信系统、卫星系统、网络系统、医疗设备、安全紧急逃生设备、监控保全系统、各种工厂设备。

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　　NT系列UPS采用先进的IGBT高频切换正弦脉宽调制技术设计,使UPS供电品质好、效率高、热损耗小、噪音低、体积小及寿命长,同时采用模块化设计可降低平均修护时间(MTTR),使维护工作更简便,采用微处理器的数字化设计,简化复杂的模拟线路及大量减少零件数目,使系统更为安全可靠。

　　为了强化UPS系统供电的可靠度,NT系列UPS可提供两种高可靠运行设计方式:

　　(1)利用双回路设计,将UPS连接成双机热备份(Hot-standby redundancy)。

　　(2)利用双机并联回路设计,最多可8台UPS并联冗余,且无须外加并联控制卡。

　　智能型微处理器控制的多国语言及图形化LCD显示。可让使用者明确了解UPS运作模式整体状况,正确操作,确实管理及维护。

　　使用者可以通过不同的通信埠(RS232/RS485/SNMP/DRY CONTACT/ETHER NET等)直接连接计算机或通过网络进行远程监控,使微处理器对UPS各种诊断信号传送至计算机屏幕,使用者可直接在计算机上对UPS进行监视及控制,并集中控制管理,提升UPS的安全性,节省人力资源。

　　2.1 性能及技术特点

　　(1)双变换式设计;

　　(2)可8台UPS并机冗余,无需外加并联控制卡;

　　(3)宽广的输入电压范围;

　　(4)逆变器采用全桥架构技术,可100%三相不平衡供电且负载适应性强;

　　(5)设计有电池温度补偿,延长电池使用寿命;

　　(6)电池组共享;

　　(7)可远程遥控或面板控制紧急事故关机功能(EPO);

　　(8)短路保护设计与超强防雷击保护。

　　2.2 性能及技术特点说明

　　(1)采用先进智能的微处理控制器CPU控制设计

　　①数字化设计

　　·采用高速的微处理器运算为基础的数字化设计,简化复杂的模拟线路及零件数目,提高了整个系统的集成率及可靠度。

　　·UPS系统的控制参数,直接经由高速的微处理器取样计算,可得到精确的读值并对系统实时控制调整,提供精细的SPWM逆变脉冲,驱动逆变器的IGBT模块,使UPS输出纯净可靠的正弦波。

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　　·经由高速的微处理器取样计算出精确的数字化读值,再由LCD显示出各种重要的电气参数,更方便让管理者清楚的对机器的运行进行正确实时的管理。

　　·完善的自检功能,使UPS的运行更可靠安全。

　　·管理者也可以由UPS的控制面板依实际需要设定相应的管理参数(如输入/输出电压、频率范围、充电电压、电流,密码设定等)。

　　·多段式冷却风扇速度控制,改善系统可靠度、效率、噪音及提高风扇使用寿命。

　　②可8台UPS并机冗余,无须外加并联控制卡

　　以高速的微处理器为基础的数字化设计,各台UPS能够精确快速地反馈逆变补偿电流与电压的参数,同时由通讯线对负载的功率取样反馈逆变补偿电流的参数,使各UPS之间的电压保持稳定一致,环流也可以大幅度降低,可同时并接8台相同类型UPS运行。

　　③智能型充电并有电池温度补偿设计,延长电池使用寿命

　　·提供自动浮充及均充两种充电模式和定电流及定电压两阶段充电,可使电池容量维持在满容量状态,延长电池使用寿命。

　　·对于环境温度的变异,对充电电压进行相应的调整(参照电池技术规格,以20℃为基准每上升1℃,充电电压调降0.5V;每下降1℃,充电电压调升0.5V),以延长电池寿命。

　　(2)先进的运行控制架构设计

　　①采用IGBT高频正弦脉宽调制技术

　　采用IGBT高频正弦脉宽调制切换技术,降低系统噪音及电力损失。

　　②双备份电源设计

　　UPS的所有控制模块(包括整流器/逆变器/静态旁路开关/保护用电子开关/CPU控制线路等)的工作电源,均为双备份冗余,提供系统200%的运行安全保障。

　　③逆变器采用全桥架构,可接100%三相不平衡供电且负载适应性强

　　·输出的三相逆变器采用分离控制,完全独立反馈控制,使三相负载在完全100%不平衡下,仍然可以满足各相负载的正常供电(稳压精度优于1%)。

　　·全桥设计的逆变器架构,可以降低IGBT的耐压要求,使UPS对不同性质负载的适应性增强。

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　　④整流器有软启动设计

　　当UPS的输入转由发电机连接供电使用时,可使发电机供电得到平滑过渡连接,可避免发电机受到瞬间负载的冲击或过载故障,可使发电机保持正常运行,延长使用寿命。

　　(3)适应国情的设计

　　①宽广的输入电压范围

　　在满载的情况下,输入电压的范围非常宽(-20%～+20%),在供电环境恶劣的大部分地区,大多数的UPS要靠电池放电才能保持输出电压稳定的情况下,还能够按正常的市电工作方式运行,降低电池放电的次数及损耗,延长电池使用寿命。

　　②双变换式

　　保护用户的精密设备供电质量,市电与电池供电为零时间断电转换,负载端可以完全滤除输入市电的杂波,提供用户负载纯净的正弦波,可延长设备使用寿命。

　　③短路保护设计与超强防雷击保护

　　使设备不受外部恶劣环境的冲击并保护用户负载设备获得安全的运行。

　　(4)独特可靠的并机技术

　　NT系列UPS采用高速的微处理器运算为基础的数字化设计,独特的热补偿运算控制和直接并机技术,在UPS单机之间无需外加并机卡或并机柜,采用环路通信电缆连接来传递实时信号,实现并机的“均流”控制。对于并机系统中的各台UPS,均都处于完全“平等”的调控状态之中。并采用独特的同步相位调制法。每台UPS可以“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态(各台之间的相位差几乎为零)和实时动态地调节所带负载的百分比,实现高精度的负载均分。在并机系统使用中，当其中一台UPS发生故障时，该故障的UPS会迅速、可靠地从并机系统中脱机,从而确保并机系统继续提供高质量的逆变电源。NT系列UPS可以8台并机，实现“N+1”的应用,满足用户的安全需求，也可以达到经济扩容的需要。

　　3 结束语

　　以上阐述了钢铁制造业的主要子系统，分析了这些设备的特性和对电力环境的要求，并根据这些特性和要求提出了选用UPS时应注意的问题。

　　责任编辑：Adah[NT:PAGE=UPS供电系统在钢铁制造行业中的应用$]