特点
1. 适应恶劣环境
- 耐振动冲击:船舶航行时会产生持续振动和偶尔的冲击,船用UPS需具备坚固的机械结构和良好的抗震设计。其内部电路板采用加固措施,关键部件进行紧固处理,确保在恶劣振动环境下,各元件连接稳固,不会出现松动、脱焊等问题,保证可靠运行。
- 防潮防盐雾:海洋环境湿度大且富含盐分,易腐蚀电子设备。船用UPS通常采用密封机柜设计,并对内部电路进行防潮、防盐雾处理,如涂覆三防漆,保护电路免受水汽和盐雾侵蚀,延长使用寿命。
- 适应温度变化:船舶不同区域温度差异大,且受外界气候影响,船用UPS需适应较宽温度范围。一般能在 -10℃至55℃甚至更宽区间正常工作,通过优化散热设计和选用耐温性能好的电子元件来实现。
2. 高可靠性
- 冗余设计:为防止单点故障,一些船用UPS采用冗余结构,如并联冗余或模块化设计。并联冗余中多个UPS模块并联工作,当一个模块故障时,其他模块可继续承担负载,确保不间断供电。模块化设计便于维护和更换故障模块,提高整体可靠性。
- 多重保护:具备过压、欠压、过流、短路、过热等多种保护功能。当出现异常情况,能迅速响应并采取保护措施,避免自身及负载设备损坏,同时保障操作人员安全。
结构组成
1. 整流器:将输入的交流电转换为直流电,为电池充电和逆变器提供稳定直流电源。它可对输入电压进行调节和滤波,去除电网中的谐波和杂波,提高电源质量。
2. 逆变器:把整流器输出的直流电或电池释放的直流电逆变为交流电,输出给负载。逆变器决定了UPS输出电能的质量,如输出电压的稳定性、频率精度、波形失真度等。采用先进的逆变技术和控制算法,确保输出稳定可靠的交流电。
3. 蓄电池组:在市电正常时储存电能,市电中断时为逆变器提供直流电源,维持负载供电。船用UPS常采用阀控式密封铅酸蓄电池或胶体蓄电池,具有免维护、自放电率低、使用寿命长等特点。根据负载功率和停电后所需供电时间确定蓄电池容量和数量。
4. 静态开关:连接市电输入和逆变器输出,在市电正常时,负载由市电供电,逆变器处于热备用状态;市电异常时,快速切换到逆变器供电,切换时间极短,一般在几毫秒到几十毫秒之间,确保负载不断电。对切换速度和可靠性要求高,避免切换过程中出现供电中断或瞬间高压冲击。
5. 控制电路:监测UPS各部分工作状态,如输入输出电压、电流、电池电量、温度等参数。根据监测结果控制整流器、逆变器、静态开关等部件工作,实现UPS的智能化管理。还具备故障诊断和报警功能,当出现异常及时发出声光报警信号,提示操作人员进行处理。
功能
1. 不间断供电:市电中断时,蓄电池通过逆变器继续为负载供电,确保船舶关键设备如导航系统、通信设备、监控系统等正常运行,避免因停电造成数据丢失、设备损坏或船舶航行安全事故。
2. 改善电能质量:对市电进行滤波、稳压、稳频处理,去除市电中的谐波、电压波动和频率漂移等问题,为负载提供稳定、纯净的高质量交流电,保护敏感电子设备免受电网干扰影响。
3. 电池管理:对蓄电池进行充放电管理,包括恒流充电、恒压充电、浮充等不同充电阶段控制,确保蓄电池充满电且不过充,延长电池使用寿命。实时监测电池状态,如电池电压、电流、内阻等,预测电池性能变化,及时发现故障电池并报警。
1. 负载功率:确定所连接负载的总功率,UPS额定功率应大于负载总功率,并留有一定余量,一般建议余量为负载功率的1.2 - 1.5倍。避免因负载功率波动或增加新负载导致UPS过载。
2. 后备时间:根据船舶实际需求确定停电后所需后备供电时间。如导航系统需持续供电30分钟以上,通信设备可能要求1 - 2小时甚至更长时间。依据后备时间和负载功率选择合适容量的蓄电池组。
3. 输出波形:对于船舶上的电子设备,尤其是对电源质量要求高的设备,应选择输出正弦波的UPS。正弦波输出能更好地满足设备电源需求,减少设备故障和损坏风险。
4. 防护等级:考虑船舶安装位置的环境条件,选择合适防护等级的UPS。如安装在露天甲板或潮湿舱室,需具备较高防护等级,如IP54以上,防止水和灰尘进入损坏设备。
5. 品牌与售后:选择知名品牌的船用UPS,其产品质量和性能更有保障,且具备完善的售后服务网络。在船舶航行过程中,若UPS出现故障,能及时获得技术支持和维修服务,减少停机时间。