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小容量UPS电源如何进行过电压的防护?
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  UPS作为供电系统,必然存在来自多个方面的线路连接,包括市电交流输入、UPS交流输出、通信接口等。严格来说,这三个端口都应设置过电压防护。

  UPS的过电压防护包含两重的意义:一方面,来自外部的各种浪涌或电压尖峰对UPS构成一定影响,需要进行防护;另一方面,这些浪涌或电压尖峰有可能透过UPS影响到负载,必要时也需要进行防护。

  配置大型UPS的数据中心或控制中心,其所在建筑物或机房一般都具备比较完善的整体防雷系统,到达UPS端的过电压残值不高;而小UPS的使用环境则比较差,除了防雷,还要考虑对周边电网上的操作过电压的浪涌冲击防护。

  过电压防护措施的效果和成本与其器件和方案的选择有着重要的关系。

  选择较低动作电压和较大通流容量的SPD器件可以降低其残压,但动作电压太低会由于电源的不稳定造成SPD器件频繁动作而提前失效,通流容量较大则造成防护成本过高。

  通常情况下,小容量UPS主要还不是考虑防雷,而是对电源操作过电压的防护。

  在早期的设计中,出于成本考虑,小UPS与其他普通电源产品类似,一般是在200Vac输入EMI上采用14D471的氧化锌压敏电阻(MOV)进行过电压防护。
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  一般的14D471压敏电阻产品,其通流容量大约在6kA(8/20μs,一次)以下,这在电网稳定的地区没有问题,但是在电网不稳定的地区,采用14D471的压敏电阻是比较容易损坏的,这是由于操作过电压浪涌与雷电浪涌相比,幅度虽然较低,但持续时间较长,而且呈周期性,这对于通流容量较小的压敏电阻来说,吸收浪涌的热量连续积累而来不及散发,是非常容易损坏的。

  一种方案是增加MOV的通流容量,例如选用20D471、25D471甚至32D471的MOV器件,使通流容量提高到10kA至25kA(8/20μs,一次)左右。这样,既能够承受较长时间或周期性的过电压能量泻放,也能够令线上的残压保持在较低水平。不过,这会使防护成本大大增加(数十倍的增加)。

  另一种方案是增加MOV的动作电压,例如选用14D561或14D621等MOV器件,使动作电压从470V提高到560V或620V。这样,在不改变通流容量的情况下,大大减少了MOV的动作机率和泻能时间,而又不增加成本。不过,这会使线上的残压有所提高。

  气体放电管(GDT)是一种新型的适合采用的SPD器件,由于其价格也还比较便宜。与MOV相比较,GDT具有如下重要的特点:

  (1)GDT比之MOV具有较好的重复放电特性,不易损坏。

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