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内容摘要：EPS应急电源中均衡式充电装置的设计；新标准中对EPS应急电源性能提出哪些新要求？照明型EPS应急电源的可选件有哪些?作用是什么? EPS应急电源的发展

江阴EPS应急电源中均衡式充电装置的设计

1概述

江阴EPS应急电源一般由主电源和应急电源两部分组成。主电源一般来自电力系统或电网，正常时，消防用电设备由主电源供电。应急电源的作用是当主电源发生故障而停电时，保证各种消防设备（消防给水、消防电梯、防排烟设备、应急照明和疏散指示标志、应急广播、电动的防火门窗、卷帘、自动灭火装置）和消防控制室等仍能继续运行。在消防电源中设置EPS应急电源是确保消防电源向消防用电负荷可靠供电的重要措施之一。

目前，消防应急电源主要有三种类型：①独立正常电源的**馈电线路；②自备柴油发电机组；③由蓄电池组构成的交、直流供电电源。由蓄电池组作为备用电能的应急电源（即所谓的静态EPS）可分为直流静态EPS和交流静态EPS两种。

不管是直流还是交流EPS，对于蓄电池组实现**佳充电、保养和维护，以确保蓄电池组在应急情况下能够处于满容量状态是保障EPS应急电源可靠工作的关键。目前，在我国消防电源中大量使用的静态EPS,对于蓄电池组的充电一般采用串联集中式充电方式，即由一个集中式充电装置实现对串联电池组充电，如图1所示。这种充电方式的优点是充电设备简单、造价低。不足之处是对电池组充电不均衡，容易出现部分电池过充、部分电池欠充，即充电不足的现象，从而导致电池组充电容量不足、电池损坏或电池组的寿命缩短。

克服集中充电模式的不足，本文提出一种均衡式充电模式。这种充电模式对每一节电池都配置一个单独的充电器。通过对每节电池的单独充电和维护来保证电池组实现均衡充电，不会出现各节电池充电不均衡的现象。另外，通过对各个充电模块的完善设计，就能保证各节电池不会出现欠充或过充的现象。

2EPS均衡式充电装置的结构和工作原理

本文提出的一种蓄电池组均衡充电模式结构示意图，图中CM表示充电器或充电模块。在这种均衡式充电模式中，对电池组的每一节电池都单独配置一个充电模块，它是均衡式充电装置的核心。在应急电源中，当处于非应急状态运行时，应急电源的输出通过开关直接由市电供给，这时，逆变器不工作，各充电模块给各节相应的电池进行充电或浮充电。当应急电源处于应急工作状态时，由电池组给逆变器供电，通过逆变器输出应急逆变交流电源。这时，由于各充电模块无交流输入，处于不工作状态，不影响蓄电池组的放电工作状态。

在这种充电模式设计中，各充电模块的设计是关键。充电模块的主要作用是对每节电池进行充电和浮充电。根据蓄电池的充电要求，当电池端电压低于标称电压或小于**高容许充电电压时，要求充电模块具有恒流输出功能，实现对电池的恒流充电，即所谓的主充电；而当电池电压达到电池**高容许充电电压后，这时要求充电模块具有恒压输出功能，使电池处于恒压充电状态，即所谓的均充电。因此，充电模块应具有输出稳压和稳流输出功能。另外，本文所设计的充电模块还应具有如输出状态指示、输出断线告警、交流输入故障等相关的指示和告警功能。

由于在均衡式充电模式中，每个充电模块仅负责一节电池的充电，因此充电模块输出电压设计成12V标称输出电压。输出电流则根据电池的容量来确定。由于本均衡充电装置主要是针对100A·h容量以下的EPS应急电源应用而设计的，因此，充电模块的额定输出电流一般不超过10A.这样充电模块的功率**大一般为200W左右。

3充电模块设计

在充电模块的设计中，应该说采用线性稳压电源、相控式晶闸管电源和高频开关电源均能满足上述提到的充电功能要求。考虑到装置的体积、重量、结构和维护的方便性，本均衡充电装置的充电模块采用了高频开关电源。由于模块需要的功率不大，在开关电源形式选择上采用了反激式高频开关电源。这种电源具有体积小，效率高等特点。

一般的反激式高频开关电源都设计成稳压输出，在电池充电应用中，要加入外围电路实现恒流限压充电。它主要由交流输入整流电路、高频反激式变换器、电流型脉宽调制电路、输出反馈控制电路和保护告警及状态指示等电路组成。下面分别介绍主要组成电路设计和工作原理。

3.1高频反激式变换器

在反激变换器中一般有两种工作方式：完全能量转换和不完全能量转换。当变换器输入电压在一个较大的范围内发生变化，或负载在较大范围内变化时，必然跨越两种工作方式，因此要求变换器能在两种工作方式中都能稳定工作。

工作在完全能量转换状态下，开关管Q1上的电压与电流波形。在这种工作模式下，每个开关周期被分为三个阶段.在阶段1,开关管导通，变压器原边电流沿斜线上升到峰值电流，并将能量储存在高频变压器中。

在阶段2,开关管关断，上一阶段中变压器储存的能量传递给副边。由于漏感的存在会产生尖峰电压，所以实际电路中利用钳位电路把电压钳制在开关管的漏-源击穿电压值以下。在阶段3,感应电压降为零。变压器已将在阶段1储存的能量全部释放，但该电压变化又通过激励由杂散电容和初级电感构成的谐振电路，产生衰减振荡波形。

工作在不完全能量转换状态下，开关管的电压及电流波形在这种工作模式下，每个开关周期被分为两个阶段.在阶段1,开关管开始导通时，由于变压器还储存有能量而使开始电流不为零。

变压器在这阶段继续储存能量。在阶段2,开关管关断。上一阶段储存的能量传递到副边，但没有把变压器里面的能量完全释放，所以不存在完全能量转换方式中的第3阶段。

新标准中对EPS应急电源性能提出哪些新要求？

新标准中对EPS应急电源性能提出一下新要求：

1、应急照明集中EPS应急电源应设主电、充电、故障和应急状态指示灯，主电状态用绿色，故障状态用黄色，充电状态和应急状态用红色。

2、应急照明集中EPS应急电源应设模拟主电源供电故障的自复式试验按钮（或幵关），不应设影响应急功能的开关。

3、应急照明集中EPS应急电源应显示主电电压、电池电压、输出电压和输出电流。

4、应急照明集中EPS应急电源主电和备电不应同时输出，并能以手动、自动两种方式转人应急状态，且应设只有专业人员可操作的强制应急启动按钮，该按钮启动后，应急照明集中电源不应受过放电保护的影响。

5、应急照明集中EPS应急电源每个输出支路均应单独保护，且任一支路故障不应影响其他支路的正常工作。

6、应急照明集中EPS应急电源应能在空载、满载10%和超载20%条件下正常工作，输出特性应符合制造商的规定。

7、当串接电池组额定电压大于等于12 V时，应急照明集中电源应对电池组分段保护，每段电池（组）额定电压不应大于12 V，且在电池（组）充满电时，每段电池（组）电压均不应小于额定电压。当 任一段电池电压小于额定电压时，应急照明集中电源应发出故障声、光信号并指示相应的部位。

8、应急照明集中EPS电源在下述情况下应发出故障声、光信号，并指示故障的类型；故障声信号应能手动消除，当有新的故障信号时，故障声信号应再启动;故障光信号在故障排除前应保持。

故障条件如下所述：

a)充电器与电池之间连接线开路；

b)应急输出回路开路；

c)在应急状态下，电池电压低于过放保护电压值。

照明型EPS应急电源的可选件有哪些?作用是什么?

照明型EPS应急电源的可选件有哪些?作用是什么?

可选件及用处一般有：

1、互投装置(双电源切换装置)：用于双路市电的切换或单路市电与发电机组的切换。置于EPS输入前端或输出后端，但置于输入前端对EPS电源整体可靠度较高。置于输入前端如互投装置坏了，EPS会侦测到(相当于市电停电)从而告警同时启动逆变应急输出。置于杭州EPS应急电源输出后端如互投装置坏了，则EPS输出就断电了。

2、消防联动设置：将EPS应急电源的控制纳入大楼消防控制总中心的联合管理系统中。

3、智能远程监控装置：用于远距离监控EPS应急电源实时状态，一般是监控点离EPS电源距离超过30米以上者才有安装的可能。

江阴EPS应急电源的发展

   江阴EPS应急电源的发展趋势由于EPS所带负载类型的复杂性和环境的相对固定性，针对不同场合、不同负载，可对EPS功能做得更贴近现实应用。其中包括以下几方面。1）结构组成普通EPS为了更好地结合实际应用，往往采用“多合一”的结构设计，但由于负载及环境的复杂性，也由此带来设备标准化和设计院所、用户选型的困难。解决的办法是采用模块化设计，将主机与输入或输出配电分离开来。主机模块完成主要的能量转换及通讯控制功能；配电模块实现丰富的配电管理功能。主机模块通过标准控制接口实现对配电模块的管理，如双电源自动切换功能，多回路输出功能，消防联动功能均应在配电模块中实现。2）配电模块应增加功能EPS用于紧急负载的供电，其负载往往为非单一的负载，而这些负载在紧急情况下的关键程度不尽相同，

因此，对于EPS应急电源来说，某些配电管理功能至关重要。（1）顺序启动功能诸如，EPS应急电源的负载很大一部分是感性冲击负载，具有较大的启动电流，在选型时必须加大EPS应急电源容量，从而造成设备资源的浪费以及用户成本的增加。实际上，由于EPS应急电源负载供电的可间断性，EPS可增加一个8路或16路的可编程配电管理接口，通过对负载启动的顺序、时间进行控制，可在很大程度上解决启动冲击电流和加大选型容量的问题。（2）部分卸载功能由EPS应急电源负载性质决定，当过载发生时，需要EPS应急电源尽可能继续工作，而不能象UPS那样进行保护性关机，因此，同样可通过配电管理接口卸除次要负载。3）电池管理由于EPS应急电源的使用环境一般较UPS恶劣，为尽可能延长蓄电池的使用寿命，充电器应同时具备以下功能：（1）可设定充电限流；（2）可设定电池放电终止电压；（3）具有自动浮充功能，充电机制应符合DIN41773标准；（4）具有浮充电压温度补偿功能；（5）智能电池检测功能；（6）深放电保护(可强制应急)。4）变频起动功能目前变频起动型EPS应急电源的设计，主要着眼于解决较大电动机，如电梯、水泵、风机等负载的起动冲击问题。

　　综上所述,EPS应急电源可以作为一种可靠的绿色应急供电电源,它尤其适用于高层建筑消防设施没有第二路市电又不便于使用柴油发电机组的场合,既可以采用类同于柴油发电机的配电方案,也适用于一些工程在局部重要场合作为末端应急备用电源。为此在选用UPS电源、EPS应急电源时,需分清使用性质、场合、用途,合理地选择。千万不能片面地认为EPS应急电源比UPS电源好或UPS电源比EPS应急电源好,它们各有各的用途,各有各的设计理念。

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