从IEC的定义来说,EPS从功能上与后备式UPS的定义是符合的,即在市电正常时,由市电向负载供电;当市电出现故障时,由电池组提供能量,经逆变器向负载供电。但是,有人说EPS就是后备式UPS,这种说法并不科学,贬低了EPS本身的重要作用。大家知道,常用的后备式UPS一般是小功率的,保护对象大多为PC机(即整流滤波负载)。由于保护对象不涉及人身安全及关键设备,而且市场需求量大,技术含量低(单一负荷对波形要求不高),价格竞争激烈,低端货较多,导致产品质量不高、返修率大,给人们留下不良印象,认为后备式UPS是可有可无的PC机外设,仅相当于电源插线板。而EPS是消防专用应急电源,重点在于消防应急,其真正是“养兵千日,用兵一时”的设备,为了真正应急供电。可想而知，人们对EPS的可靠性有很高的期望值,为何强调EPS要后备式而不能用在线式,其主要考虑是可靠性方面是首位,其次才是整机效率。

1    EPS拓扑设计

    EPS整机可靠性(MTBF)不是简单的基本单元组合。而为了满足整机可靠性,各基本单元的可靠性如何配置是事关重要的。为了确保整机的可靠性(特别是从人身安全及火灾逃生考虑)，EPS的MTBF是由充电器MTBF、逆变器MTBF、各低压电器MTBF、控制部件MTBF组成的。从而可知,EPS整机的MTBF是由各大部件的MTBF叠加而成,因此EPS整体设计就需要详细研究、分析、计算各大部件的MTBF,提高薄弱部件的MTBF,因为薄弱部件的MTBF高低决定了整机的MTBF,因此,要从EPS整体安全生命周期的需要来配置各大组成部件的安全生命周期。

2    EPS与UPS的差别

    EPS是从UPS的应用发展而来,这句话并不确切。因为EPS与UPS核心部件逆变器的控制系统的传递函数是完全不同的,从而体现在EPS负载功率因数、带载能力、过载倍数、输出回路的短路保护、逆变器的强制运行等参数和性能都大大优于UPS。一般UPS可当作一个电压闭环系统(如图1所示),而EPS是带电流内环的多闭环系统(如图2所示),这也是EPS的关键所在。另外它们的相关保护也完全不同。

图1  UPS(后备式)逆变器主通道控制系统框图

图2  EPS逆变器主通道控制系统框图

    (1)我国EPS的发展是起源于火灾报警及电网突发故障时,为确保消防联动和电力保障的需要,它能即时提供逃生照明和消防应急,保护用户生命或身体免受伤害,其产品技术要求受公安部消防认证监督(GB17945-2000),并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来主要保护用户PC设备或业务免受经济损失,其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同,因而具有不同的价值观。

    (2)UPS为保证供电质量而选择逆变优先,因此在致力于提高电源质量;而EPS是为保证节能可靠而选择市电优先,致力于提高电源可靠性及强制运行。当然两者在整流/充电器和逆变器的设计指标上也有很大的差异。

    (3)由于UPS是在线式使用,逆变器出现故障时,反过来有市电作后备保障并及时报警,让使用者能及时掌握故障并及时排除,不会造成更大的损失。而EPS是后备式使用,是最后一道供电保障,因而其可靠性设计要求更高,不能简单理解为后备式UPS,否则EPS的重要性毫无意义,要强调其后备保障的重要性。如果EPS在市电故障时,不能通过蓄电池应急供电,则EPS如同虚设,造成的后果将不堪设想,有时可能是无法用金钱来弥补的。

    (4)UPS供电对象是计算机及网络设备。负载性质是整流滤波负载,功率因数差别不大,所以国标规定UPS负载功率因数为0.6～0.8,即1kVA的UPS所带的额定负载(阻性)只能为600～800W;而EPS供电对象是消防安全及电力保障,负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之的混合型负荷,其负载功率因数就不能设定为0.8,而且有些负载是市电中断后才投入工作的,因而要求EPS能承受很大的冲击电流,EPS需要输出抗过载能力更强,因此它的动、静态控制特性是不一样的,为此其传递函数也就不会一样。所以EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的,相关指标肯定是有得必有失,这点很重要,是产品综合性能的关键所在。

3    EPS产品具有的特点

    市电有电时,处于等待状态,无噪音;无市电时,逆变器工作,噪音小于60dB,不需排烟、防震处理, 而且具有无公害、无火灾隐患等特点。

(1)自动切换。市电供电与EPS电源供电相互切换时间均为0.1～0.25s,高端机可实现无人值守,网上监控;

(2)带载能力强。EPS适应于混合性负载的设备,如电梯、水泵、风机、应急照明等。使用可靠、一般主机寿命长达20年以上;

(3)适应恶劣环境。可放置于地下室或配电室,甚至建筑竖井里。可以紧邻应急负荷使用场所就地设置,减少供电线路,做到最有效的末端切换;

(4)对于某些功率较大的用电设施,如消防水泵、风机,EPS可以直接与电机相连做成动力控制型应急电源,可省去电机的软启动和控制箱等设置,同时可选用最经济的功率因数,从而体现较好的经济性；

(5)应急备用时间:标准型为照明:90min,动力:120min;有延时接口,可长可短。

4    结束语

    综上所述,EPS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、EPS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比UPS好或UPS比EPS好,它们各有各的用途,各有各的设计理念,只有做到量体裁衣才能获得最有效、最经济、最合理的结果。■