UPS電源在廣播電視臺制作播出系統中的應用

刁翔

隨著廣播電視事業的不斷發展，大部分電臺電視臺廣泛使用了非編制作和硬盤播出系統，實現了非編制作和硬盤播出系統一體化，設備日益增多。這些設備要求電源要有一定程度的穩定性，即電壓要在額定范圍內，電源不能經常性突然斷電，否則極易損壞設備，尤其各種計算機、服務器、磁盤陣列等負載。萊陽電視臺、電臺將原來的模擬手工播出系統進行了改造，全臺實現了制播網絡一體化，并根據需要在電臺、電視臺播出機房中配備了在線式UPS電源。通過一年多來的運作，在安全播出上起到了保障作用，運行效果良好。下面簡單介紹一下我臺UPS電源供電系統的結構特點與應用方法。

一、UPS電源工作原理及在硬盤播出系統中應用的優點

UPS是不間斷電源設備（Uninterruptible Power System）的英文簡稱，是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備，是一種電子電源系統，其基本功能是當市電電源發生斷電時，不間斷地為用戶設備提供符合規定的交流電源。UPS電源按其工作方式可分為后備式和在線式兩大類，后備式UPS電源在市電正常供電時，市電通過交流旁路通道再經轉換開關直接向負載提供電源，機內的逆變器處于停止工作狀態，當市電供電中斷或低于170V時，蓄電池對UPS逆變器供電，并向負載提供穩壓、穩頻的交流電，切換時間10至15毫秒，因此負載會出現短時間的斷電，但不會影響計算機等設備的正常使用。在線式UPS的工作過程是當市電正常時，輸入交流電壓轉化為直流電通過充電電路不斷對UPS中的電池進行充電，同時AC/DC電路將交流電轉換為直流電，然后通過逆變器再將直流電逆變成正弦交流電供給負載。而當市電中斷時，立即改由蓄電池提供的直流電經逆變器向負載提供正弦交流電源。因此，對在線式UPS電源而言，在正常情況下，無論有無市電，都是由UPS電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了因市電電網的電壓波動及干擾而帶來的影響。而且在由市電供電轉換到蓄電池供電時，其轉換時間為零。真正給用戶提供優質的穩壓、穩頻的純凈正弦波電源，從而提供符合網絡系統需要的電源保護。

二、UPS電源配置方案

在配置電源時，必須保證UPS電源有充足的容量，為系統提供優質的電源。因此，在配置UPS電源應遵循以下原則：

第一、UPS容量相對負載不宜過大，使其過度輕載運行。過度輕載運行雖有利于降低逆變器的損壞概率，但容易造成市電停電時，電池放電電流過小而放電時間過長，在電池保護裝置故障時，電池組被深度放電，永久性損壞電池。

第二、UPS容量相對負載不宜過小，使其長期重載運行。這樣雖可節省一部分投資，但由于逆變器處于重載運行，其輸出波形將發生畸變，輸出電壓幅值抖動過大。這樣既不能為負載提供優質電源，還容易造成UPS逆變器元件（IGBT）損壞，所以，即使從經濟角度講也是得不償失。負載總耗電量不宜長期超過其額定容量的80%。

三.UPS的日常維護

為提高UPS系統的可靠性，除應正確選用UPS外，還要認真做好日常維護工作。技術的成熟使UPS電氣部分的維護量極小，主要是蓄電池的維護。電池是UPS的重要支柱，也是UPS系統中較為薄弱的環節，在UPS的故障中有很大比例是由于電池問題引起的。

1、盡管使用高品質免維護電池，電池性能的好壞將直接影響到UPS系統的可靠性。另外選購容量較大的不間斷電源系統，不僅可減少維護成本，若遇到負載設備擴充，較大容量的不斷電系統仍可立即運作。通常情況下，每4～6個月需要進行一次檢查，測量其電池的端電壓和內阻。如果單個電池的端電壓低于其最低臨界電壓或電池內阻大于80mΩ時，應進行均衡充電或更換電池。

2、 在布置機房設備時，應盡量使電池組靠近UPS電源主機，縮短電池組與UPS電源主機的連線長度，增大連接導線的截面積，降低導線電壓降。UPS電源還要有良好的接地。

附工作流程圖：

1、UPS系統架構方框圖

2、UPS正常運轉時之運作方法

當PUS正常運轉時，市電電源經濾波器濾除高頻諧波噪聲，如圖二所示，一路經由充電器對電源組充電，保持電池電力處于滿電位，另一路經由整流器，變換成直流電，經逆變器轉換成純凈的正弦電源，再經由靜態開關、濾波器送至用戶設備使用。

3、市電斷電時UPS之運作方法

如圖三所示，當市電斷電時，由電池迅速供電給逆變器，經逆變器轉換成純凈的正弦波電源，再經靜態開關、濾波器送至用戶設備使用，不至造成用戶設備有斷電情形發生。

4、UPS旁路供電時之運作方法

如圖四所示，當有下列六種狀況時，UPS旁路供電。

第一、未開機。

第二、超載。

第三、逆變器故障。

第四、開機時，開機按鈕按下20秒內，UPS緩啟動運轉中。

第五、關機時，關機按鈕按下關機后。

第六、UPS過溫保護。