PULS普尔世"双保险"的直流供电方案———PULS普尔世的24V/12V双

  
  
        美国某城市的污水处理系统由污水收集和污水处理两部分组成，如图1所示。其中的污水收集系统先将住宅污水借助地势差通过管道汇聚到提升站，在提升站由水泵将污水提升，再通过管道汇聚到下一级的提升站，如此经过多个提升站后到达污水处理厂集中进行处理。


图1  城市污水收集处理系统关系图


  其中，提升站的主要功能是实时监测污水量，并相应地对水泵的输出功率进行控制，以保证收集的污水被及时地提升并排至下一级提升站，如果因为水泵排水不够而造成污水溢出，运营企业会受到非常严厉的惩罚，这部分控制功能主要通过一个PLC系统实现；另一方面，污水处理厂要对其所属的提升站进行实时的远程监控，统筹安排污水收集量和处理量，如在某些提升站出现异常情况时，采取分流等补救措施等，这就要求各个提升站与处理厂之间有实时通讯通道，这里通过一个无线通讯器来实现。PLC系统和无线通讯器等安装在图2所示的控制柜中。
  
  
  图2  污水处理厂对各个提升站进行实时远程监控
   
  与所有过程控制系统一样，可靠性是污水收集处理系统最重要的指标之一，这也体现在对提升站控制柜的供电方案选择中。PULS普尔世为此提供了安全可靠的、不间断的电源解决方案：只需要一台直流不间断电源控制器和一台12V电池，就可以在正常工作模式和电网断电模式(缓冲模式)下提供双路输出。该直流不间断电源有24V和12V两路输出，在电网断电时只需要一台12V电池来提供缓冲能力。
  该方案的优点在于：第一，如图3和4所示，用户可以节省一台开关电源、一台不间断电源控制器和一块电池，占用更小的空间实现所需的功能。
   
   
  
  图3  常规的DC-UPS解决方案
  
   
   
  图4  普尔世的DC-UPS解决方案
   
  第二，在缓冲模式下，不间断电源管理器也能够输出稳定电压。如图5所示，通常的直流不间断电源在缓冲模式（即电网断电由电池供电）下，输出电压会随着电池的放电而降低，整个放电过程中电压变化可能超过几伏，在最后的约五分之一时间里的电压还可能低于20伏，而且也无法很好的满足负载的峰值电流需求。而普尔世的不间断电源在缓冲模式下仍可以保持恒定的输出电压，具有5秒内的50％额外功率，在保持电压的条件下，可以输出150％的额定电流，使负载能够“享受”到有如优质的开关电源一样的稳定电压。
   

  
   
  图5  DC-UPS在缓冲模式下的输出电压
   
  第三，精确的电池管理避免电池过充、欠充或深度放电，延长电池的使用寿命。熟悉电池管理的人都知道，在一定环境温度下的电池有一定的满充电压(End-of-Charge Voltage)，充电电压与该满充电压完全一致时，电池可以具有最长的使用寿命；据统计，如果充电电压高于或低于满充电压0.6V，就可能导致12V铅酸电池使用寿命减少约一半。如图6所示，采用两块12V电池串联的方案，由于两块电池的内阻很难相同，保证精确的总充电电压也不能保证每块电池上的电压，而且如果其中一块电池损坏了，往往要同时将两块电池更换掉，以减少两块串联电池的内阻差；而普尔世的不间断电源只需对单个12V电池充电，用户可以通过面板上的“满充电压旋钮End-of-Charge Voltage”，根据现场的环境温度精确设定满充电压，电池则会被充电至该电压，保证最优的使用寿命。
  另外，电池如果经常被深度放电，也会大大减少使用寿命，而这在实际应用中经常会出现。电网断电后，负载由直流不间断电源供电，假设在最初的5分钟时间里，直流不间断电源可以输出20V以上的电压，并保证负载的电流需求；5分钟之后，电压降至20V之下，负载已经无法工作，而电池却一直在放电，如果电网在很长时间无法恢复，负载也不能被及时切断，电池可能会最终被完全放电，这对电池寿命危害极大，而这部分电能流失毫无意义，非常浪费。选用普尔世的直流不间断电源控制器，用户可以通过面板上的“缓冲时间限制器Buffer-time Limiter”根据预计所需的缓冲时间设定一个限值，或者在“禁止Inhibit”端口施加一个脉冲信号，以终止电池放电，避免上述情况的发生。
   
   
  
  图6  DC-UPS的充放电管理
   
  第四，根据所需的缓冲时间，可以与任意的12V免维护铅酸蓄电池搭配使用。市场上的铅酸电池种类很多，很多用户希望能够自行选配电池，或者希望能够在进行维护时自行更换电池。如图7所示，普尔世的直流不间断电源方案里可以选配任意品牌的电池，而且非常便于装卸，但在选用时要注意：电池质量差别很大，即使标定相同Ah的电池能提供的缓冲时间差别也很大，如果要保证所需的缓冲时间，要提前进行相应测试。而普尔世的电池则配有详细的缓冲时间/输出电流曲线，如图8所示。
   

  
   
  
  图7  PULS普尔世的DC-UPS系统接线图
   
   
  
  图8  PULS普尔世的电池模块的缓冲时间/输出电流曲线
           基于以上几点，普尔世的直流不间断电源方案成为了用户理所当然的选择。成千套的普尔世电源正默默地工作在遍布该城市的污水收集系统提升站中，坚持而执着地提供着稳定的控制和通讯电力。