供電系統(tǒng)中，既要求具有漏電保護(hù)的功能，又要求電源具有不間斷的能力。所以，有用戶在每個(gè)供電系統(tǒng)中采用了一臺(tái)3kVA高頻在線式不間斷電源和一臺(tái)30mA的定時(shí)漏電保護(hù)斷路器。在一個(gè)供電系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，多次出現(xiàn)過(guò)下述現(xiàn)象：市電正常時(shí)，高頻在線式不間斷電源空載啟動(dòng)，當(dāng)輸出繼電器動(dòng)作，切斷旁路，接通逆變電路時(shí)，市電斷路器的漏電保護(hù)動(dòng)作，從而切斷了市電。似乎驗(yàn)證了目前的一種說(shuō)法；UPS的前端不能加裝帶有漏電保護(hù)的斷路器。為此，對(duì)其進(jìn)行了探討。

對(duì)UPS的一種漏電保護(hù)誤動(dòng)進(jìn)行了探討。其中包括對(duì)電源濾波器、漏電保護(hù)以及它們一起使用時(shí)過(guò)渡過(guò)程的探討。最后提出了相應(yīng)的解決方法。

1  UPS正常開(kāi)機(jī)工作

市電正常時(shí)，高頻在線式不間斷電源空載啟動(dòng)，當(dāng)UPS接到開(kāi)機(jī)命令后，開(kāi)機(jī)電路開(kāi)始工作。主電路首先通過(guò)旁路輸出。當(dāng)CPU檢測(cè)到逆變器工作正常后，發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)輸出繼電器動(dòng)作，切斷旁路，接通逆變電路，完成UPS的開(kāi)機(jī)過(guò)程。在我們研制的8個(gè)供電系統(tǒng)中，有7個(gè)供電系統(tǒng)的UPS開(kāi)機(jī)工作一直正常。

2 UPS的漏電保護(hù)動(dòng)作現(xiàn)象

在我們研制的供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)過(guò)引言中所述的現(xiàn)象，因此，無(wú)法利用市電供電。應(yīng)該說(shuō)明的是，這種UPS的漏電保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象并非在每次UPS啟動(dòng)時(shí)都出現(xiàn)。在8個(gè)供電系統(tǒng)中，只在一個(gè)系統(tǒng)中多次出現(xiàn)過(guò)。

3 UPS的漏電原因分析

3.不間斷電源輸出部分電路圖

對(duì)上述現(xiàn)象，最初我們以為UPS的主電路板和控制板有問(wèn)題，在更換新的主電路板和控制板后，現(xiàn)象依舊。后來(lái)分別更換了新的充電板和輸入濾波板，仍然不能排除。最后，懷疑輸出電源濾波器有問(wèn)題。干脆拆掉輸出電源濾波器，uPs就可以正常啟動(dòng)了。說(shuō)明問(wèn)題可能與輸出電源濾波器有大。

該UPS輸出部分的電路圖如圖l所示．UPS的市電輸入、斷路器、漏電保護(hù)以及UPS的大部分沒(méi)有畫(huà)出。

3.2原因分析

3.2.1電源濾波器

該UPS設(shè)置輸出電源濾波器的目的主要是要濾掉電源輸出中的高頻*，同時(shí)降低電源波形的止弦失真度。電源線中的*分為兩種：

——共模*，即在火線與地線間、中線與地線間存在的*，共模*在火線與中線中同時(shí)存在，大小相等，相位相同；

——差模*，即在火線與中線問(wèn)存在的*，差模*在火線與中線中同時(shí)存在，大小相等，相位相反。

由于電源線中往往同時(shí)存在上述兩種*，因此，一般電源濾波器由共模濾波電路(L1、L2和Cy)和差模濾波電路(L1和L2的差值與Cx)綜合構(gòu)成。其中L1和L2為繞在同一磁環(huán)上的兩個(gè)匝數(shù)相同、繞向相同的獨(dú)立線圈，當(dāng)電源頻率分量經(jīng)過(guò)時(shí)，由于磁通抵消，電感很小，易于通過(guò)。當(dāng)共模頻率分量經(jīng)過(guò)時(shí)，由于磁通相加，電感很大，不易通過(guò)而被抑制。

共模電感L1和L2一般在零點(diǎn)幾至幾十mH．共模電容Cy一般要在漏電流較小的前提下，取較大值。差模電感一般在幾十至幾百μH，差模電容Cx要選擇耐電壓足夠的陶瓷或聚酯電容器。市場(chǎng)上賣(mài)的電源濾波器一般是對(duì)共模*設(shè)計(jì)的，如果要對(duì)差模*起作用，應(yīng)該另外增加兩個(gè)獨(dú)立的差模抑制電感。共模電感的磁性材料以金屬磁性材料(1J8510.02mm)或非晶、超微晶磁性材料效果較好。差模電感的磁性材料以金屬軟磁粉末經(jīng)絕緣包裹壓制退火的磁性材料(國(guó)產(chǎn)ZW-1)效果較好，而不用開(kāi)口鐵氧體材料。

該UPS設(shè)置的20A電源濾波器的參數(shù)為：L1=0.7mH,Cx=0.47μF,Cy=4.7nF。

3.2.2漏電保護(hù)器

該供電系統(tǒng)設(shè)置漏電保護(hù)囂的主要目的是要保護(hù)人身和設(shè)備的安全。因?yàn)椋?dāng)系統(tǒng)中的電氣設(shè)備絕緣性能下降時(shí)，不僅電氣設(shè)備存在隱患，而且威脅到工作人員的安全。

3.2.2.l漏電流

1)穩(wěn)態(tài)或靜態(tài)漏電流是指在250V交流電壓條件下，濾波器能安全工作所規(guī)定的最大漏電流。它由兩部分組成，即電容電流Lc，絕緣電阻泄漏電流IL。

Ic=2πfUCy（1）

式中：f為電源頻率；

U為加在電容上的電壓；

Cy為共模電容量。

由式(1)可知，電容電流與電源頻率、加在電容上的電壓和共模電容量成正比。

IL=U/R1（2）

式中：RL為泄漏電阻，它包括電容內(nèi)的體電阻和電容外的絕緣泄漏電阻。

2)非穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)漏電流是當(dāng)輸出繼電器動(dòng)作，接通逆變電路時(shí)，在等效電阻r、電感L和電容C串聯(lián)電路接通正弦電源的過(guò)渡過(guò)程中產(chǎn)生的電流。在這種過(guò)渡過(guò)程中可能產(chǎn)生較大的振蕩衰減的漏電流。其中，L=L1,C=Cy。其簡(jiǎn)化電路如圖2所示。

式中：Um為電源電壓的峰值； 　 ω為電源電壓的角頻率； 　 Ψ為電路接通時(shí)電源電壓的初相角。

該電路的電流強(qiáng)制分量為

當(dāng)電路中的電阻較小時(shí)，即，電路產(chǎn)生振蕩，電容器上的電壓和電流分別為

忽略電阻的影響，將電路參數(shù)L=0.7mH，C=4.7nF代入上述公式中，由于電路自由振蕩角頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電源角頻率314rad／s，所以電路產(chǎn)生振蕩。當(dāng)Ψ=φ時(shí)，電路中產(chǎn)生的最大過(guò)電流有效值高達(dá)570mA以上。這可能引起30mA的大于O.ls的定時(shí)漏電保護(hù)器動(dòng)作。實(shí)際上，電路接通時(shí)正弦電源電壓的初相角Ψ為隨機(jī)量．大部分并不等于電路交流阻抗的相位角φ，所產(chǎn)生的過(guò)電流不一定超過(guò)30mA；另外，電路中存在電阻，使電路中產(chǎn)生的過(guò)電流峰值降低和衰減，所產(chǎn)生的過(guò)電流也不一定超過(guò)30mA，電路中產(chǎn)生過(guò)電流的時(shí)間不一定超過(guò)0.1s。

實(shí)際情況是，在我們研制的8個(gè)供電系統(tǒng)中，只在一個(gè)系統(tǒng)中多次出現(xiàn)過(guò)UPS空載啟動(dòng)時(shí)，市電斷路器的漏電保護(hù)動(dòng)作，切斷了市電的現(xiàn)象，但是，也不是每次UPS空載啟動(dòng)時(shí)都出現(xiàn)市電斷路器漏電保護(hù)動(dòng)作的現(xiàn)象。

我們對(duì)上述電路接通正弦電源時(shí)，漏電流的過(guò)渡過(guò)程進(jìn)行了上百次測(cè)試，測(cè)試時(shí)利用霍爾電流傳感器測(cè)量漏電流，測(cè)試電壓與漏電流的轉(zhuǎn)換比例為100mA／lV。

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