车载专用逆变电源解决方案与UPS应用对比.doc

车载电源解决方案 车载电源的应用车载专用逆变器与UPS电源的对比1、 传统UPS电源在车载上的应用：1、与载体电路兼容性的问题： 当前汽车自发电系统的输出功率都比较大，如果不加以利用是非常可惜的。例如：我在为用户提供方案时遇到一辆奔驰面包车，其自身直流发电机的输出为（额定14V220A=3080VA）车辆自身所有负载包括大灯、空调全开需要90安电流。而车辆在白天使用时是不需要开大灯的。能够利用的电力大约为2000VA左右。 如果使用UPS作为电源：大多数UPS的直流输入一般为48VDC 96VDC 192VDC很难将汽车的电力利用起来2、 带载范围的问题： UPS的设计更多的是针对电脑、服务器一类的容性负载。不适合为感性和混合型负载供电 而在特种车辆上安装的负载比较复杂，包括通讯、导航设备，电脑，还有为了让工作人员的工作环境更舒适，还要装备空调、电热壶等家电。3、 使用性与安装方面的问题： UPS的并联冗余或并联扩容方案在中大功率UPS应用中已被广泛采用。然而，一般应用在车船的UPS都是小功率的，普通小功率UPS又无法并联。这样，其可靠性、扩容性就受到了制约。车船上的空间比较有限。而普通型UPS一般体积较大、重量较重。外型一般有两种： 塔式或机架式。但无论那一种都需落地或摆放在台面上，占一定的安装位置。4、 故障率的问题：UPS适合安装在机房办公室这些固定场所，不具有抗震性，在车载上应用会增加UPS的故障率。UPS不适合带感性和混合性负载，这些负载会增加UPS的故障率。UPS在车载上的应用故障率比在机房中安装的UPS故障率高大约30%。很多用户在UPS的保修期过后会选择换个新的UPS，因为维修的成本太高不值得修，同时还降低了车辆的出勤率，换个UPS会更合算。5、 充电问题： UPS的设计以不间断为主，而且在商业、工业场所很少停电所以在其充电电路的设计上并没有考虑到车载应用中需要频繁地充电，还要在较短时间内将较大容量的电池组充满，通常充电电流也不会太大（如3KVA充电电流一般为3-6A）。这样就使得普通型UPS根本无法适应车船应用的工作特点。 2、 车载专用逆变器的应用（以荷兰VICTRON逆变器为例） 1、逆变器的直流输入为12V48V：可以充分利用载体的自发电。将后备蓄电池的安装数量降到最低，节省车内宝贵的空间，而且低电压更安全。 2、专业的移动电源：有很好地抗震性、负载适应性（适合各种容性、感性、混合型负载） 3、安装：体积小、重量轻，可平放、侧放、壁挂安装。可并机冗余、可三相连接 4、充电速度快：以12V3000VA逆变充电一体机为例：充电电流能达到120A从以上分析可得出，普通UPS与VICTRON逆变充电一体机的主要技术区别如下：1、 VICTRON逆变充电一体机能适应各类容性、感性和混合负载，如照明、电脑、微波炉、打印机、空调、电动工具等，启动功率大：特别适合如冰箱、压缩机、电动工具等负载，传统UPS技术不能提供类似性能。3KVA型号能最大输出6KW的功率，而24V/800VA型号逆变器即可启动一台冰箱。2、 普通UPS的充电电流小，电池组容量受限制，不适合车载上蓄电池频繁放电的要求，经常会遇到电池不足的情形，而VICTRON逆变充电一体机充电电流大，电池组备用时间长，12V/3KVA的型号充电电流达120A，能迅速充满蓄电池。3、 自适应4阶段充电特性：bulk-absorption-float-storage，Phoenix充电器采用微处理器控制的自适应电池管理系统，可以预先设置适合不同种类型的蓄电池。自适应特性会根据电池使用状态来优化充电过程，而普通UPS充电特性简单，VICTRON逆变充电一体机的充电特性能延长电池寿命。4、 与发电机的配合，VICTRON逆变充电一体机的输入功率因数为1，与发电机的配比为1，相比UPS，发电机的容量可以减少。5、 是使用性与安装方面的问题，车船上的空间比较有限。而普通型UPS一般体积较大、重量较重。无论那一种都需落地或摆放在台面上，占一定的安装位置，而VICTRON逆变充电一体机体积小、重量轻，3KW只有18KG，外型尺寸362x258x218（ HXWXD mm），可落地摆放或壁挂式，而对同样应用的工频UPS其重量达到60多KG。6、 VICTRON逆变充电一体机运行效率高，达95%，运行安静，而普通UPS只能达到85% ，且噪音较大7、 VICTRON逆变充电一体机同样具备不间断AC电力（UPS功能）：电网中断，逆变器启动供应负载电力，由于切换很快（10MS）不影响设备运行。8、 VICTRON逆变充电一体机通过欧洲车载电子产品电子兼容和安全标准95/54/EC 荷兰VICTRON能源公司正是针对车载、船用的实际应用推出了PHOENIX MULTIPLUS系列车载/船舶专用电源。另外也推出了具有两路交流电源输入的QUATTRO系列逆变充电一体机，用户使用将更加方便。2、VICTRON逆变充电一体机使用配置方案我们来考虑一实际应用，负载3.5KW，4.0KW发电机，其中有2KW的空调负载+1.2KW的通讯负载+0.3KW的12V和24V直流负载，如何选用车载电源？方案A：选择VICTRON具有两路交流电源输入的QUATTRO系列逆变充电一体机，额定容量24V3000VA/ 2500W，最大输出功率5KW，当发电机输入时，发电机功率和逆变器功率可以并网同时输出，输出最大功率值6.5KW（带感性负载时可达9KW）。QUATTRO逆变充电一体机还具有两路交流输出，第一路有后备供电能力，并且切换时间很短（小于10ms），第二路没有后备供电能力。因此，将2KW的空调负载接在输出2上，通讯负载接在输出1上，直流负载则直接接在后备蓄电池组上，12V的直流负载则通过VICTRON DC/DC转换模块得以解决。这样在车运行过程中，发电机不工作的条件下，可满足1.5kw负载的不间断工作；在发电机和逆变电源同时工作的条件下，则最多能提供9KW的冲击功率。流程图A：没有后备供电2KW空调有后备供电1.2KW通信负载逆变器额定功率：3000VA/2500W最大输出功率：5000W，持续3秒0.3KW直流负载200A远程控制面板后备电池市电发电机方案B：如果备用时间要求长，单独使用电池组容量过大，可考虑配合车上直流发电机在汽车运行同时对电池充电。把市电或发电机的输出分为2路，其中通讯设备接在输出1上，带关键负载，另外空调一路接在输出2上，这样在车运行过程中，发电机不工作的条件下，可满足1.5kw负载的不间断工作，由于汽车硅发电机提供的输出通常可解决600800W的负载供电，这样可以节省后备蓄电池的放电容量，从而能够大幅度延长后备工作时间，也能够延长后备蓄电池的使用寿命。框图B：VICTRON多功能逆变电源/充电器24/3000/70一台空调负载2.0KW发电机5KW市电关键负载1.5KW不间断供电汽车发电机Cyrix 200/24电池分离器汽车启动蓄电池蓄电池组24V/200AH流程图B：当汽车运行时，汽车发电机对汽车启动电池充电，充满后，可对逆变器的备用电池组进行充电，这样蓄电池一边放电，一边充电，可延长电池使用时间，Cyrix 200/24电池分离器的作用是可以保证启动电池不对负载放电（否则影响汽车的发动）。荷兰VICTRON逆变电源厂家可同时提供Cyrix 200/24产品。3电脑、冰箱等负载2PH-M逆变器（含充电器） 1蓄电池如果选用普通UPS，容量至少要8KVA（考虑负载的冲击，可能要更大），则发电机至少要配10KW，而负载只有3.5KW，这样发电机的运行效率很低，影响发电机的寿命和使用成本。3、VICTRON逆变充电一体机系统集成方案电力控制功能（Powercontrol性能）:对有限的电网或发电机提供最大的输出，在首先满足负载电力需求的前提下，对电池进行充电:在岸电输入限制为16A的情形下（可用远程面板设定），在首先满足负载输出电流13A下，剩余电力对电池充电，当负载降低时，充电电流增大。电力辅助功能（PowerAssist性能）:提高电网和发电机的电力供应，MultiPlus型号领先的性能，当电网电力不足时，可以从电池 逆变电力提供额外的负载电力（并网功能）。在岸电输入限制为16A的情形下（可用远程面板设定），当负载电流加大到21A时，可由电池逆变提供额外的电力需求。负载需求6.5KVA(30A)，适合游艇长度至15米、休闲旅行车和工具车应用负载系统组成照明系统通讯、导航系统水加热器微波炉电磁炉咖啡炉或水壶电视TV/DVD机手提电脑小充电器（手机、电动剃须）冰箱1台PH-M 12/3000/120BMV600电池监测仪2 12V/200AHMulti control远程控制面板Alternator 12/150直流发电机DC LINK连接盒隔离变压器POWERMAN自动切换开关这是一套智能式的车载电源供电系统。平时可由逆变电源产生交流输出，当用电高峰期来临或电池亏电时时，无需人工操作，逆变器会自动启动交流发电机供应负载同时对电池充电。当负载功率下降或电池充满后，交流发电机也将被自动关闭。电池组合器会自动隔离汽车启动电池与后备电池组，以防止电池供电模式下，向启动电池取电。并且若启动电池损坏或亏电，只需合上电池组合开关就可利用后备电池组来启动汽车。使用VICTRON的电源组合器，将车上本身的12V直流发电机接入逆变电源直流端，这样，在汽车运行过程中。负载所需电力是由直流发电机通过蓄电池经逆变成220VAC来供应。只有当汽车停车后，才使用后备电池组的电能。一旦电池低压，UPS逆变电源自动向发电机发送启动信号。保证负载的工作不受电力影响。并且无需配备较多的电池组。另外系统可选配远程监控面板（尺寸：6512040mm），安装在车内操作面板区，随时了解逆变电源/充电器的应用状态，显示：工作状态：逆变工作（inverter on）过载告警（overload）温度过高（temperature）市电输入（mains on）电池状态：电池低压（low battery）快充阶段（bulk）均充阶段（absorption）浮充阶段（float）操作：控制工作状态：开机（on）关机（off）只充电（charger only）控制输入电流：shore current limiter (为防止市电开关电流不够而引起跳闸或保险丝熔断)4、VICTRON车载逆变电源应用实例VICTRON车载UPS助力航天工业：中国航空航天部湖南某基地正式决定采用VICTRON 1600VA/12VDC车载UPS为其通信指挥车提供电源保障。 通信车主要负载为通讯设备及电脑等。负载功率虽不大，但如果要长时间在外工作就需要配备大量的电池组，车内有限的空间则无法实现这一要求。后经多方比较、选择，最终采用了VICTRON多功能UPS电源的解决方案。使用VICTRON的电源组合器，将车上本身的12V直流发电机接入UPS直流端，（车载UPS会自动隔离发电机与电池组）这样，在汽车运行过程中。负载所需电力是由直流发电机经UPS逆变成220VAC来供应的。只有当汽车停车后，才使用后备电池组的电能。一旦电池低压，UPS自动向发电机发送启动信号（所用电机为电启动）。保证负载的工作不受电力影响。并且无需配备较多的电池组。 另外车载UPS的充电性能也是用户选择的重点原因之一：车载UPS为最先进的四阶段式充电（普通UPS为三段式）并带有温度传感器以调节充电曲线可以最有效的保证电池的使用寿命。其充电电流较大，最高可达70A，是普通UPS的十多倍。适合车载应用中需要快充并频繁放电的应用需求。在直流发电机启动时，若负载降低，多余的电能还将被用于充电。 正是因为VICTRON车载UPS各方面性能是针对车载的实际应用而设计的，所以才受到了广大客户的一致好评。英国BT&SKY新闻台选用VICTRON MULTIPLUS提供车载电力需求，对空间和重量非常苛刻的应用场合如：新闻采访车，MULITPLUS车载逆变器可减少车上发电机容量50%，在电力需求高峰期间，逆变器提供发电机以外的辅助电力来保证负载的电力，在负载较少时，对蓄电池充电。应用该电源系统可保证MERCEDES VITO采访车上新闻编辑设备、卫星传输设备的足够电力需求。在特种汽车应用上，车上的电器设备越来越多，在较小的空间范围内，需要有更多的电力来运行这些设备成为设计的挑战，电影橱房（FILM CUISINE）是为电影和电视人员提供现场的餐饮服务车，在车上安装了冰箱、电加热水壶、照明及厨房上的其他设备，在高峰用电时，消耗电力达10KVA，用10K发电机来提供电力对车载要求重量和体积太大。VICTRON的多功能3K逆变电源（PHOENIX MULTIPLUS 24/3