1 传统eps应急电源

工程供电设计中对于一、二类重要负荷需要考虑供电连续性的措施。除了双电源，双回路供电外，还需配有应急电源。应急电源是与电网在电气上独立的各种电源，包括柴油发电机组和蓄电池，其中蓄电池又分为。eps(emergen-cy power supply)和ups(uninterruptable power system)。

eps应急电源是以cpu为核心，加上整流充电模块、逆变放电模块、旁路切换模块和蓄电池组成的智能供电模块，采用电子集成模块化结构的强弱电一体化系统，是一种高科技环保产品。他在紧急的情况下作为重要负荷的第二或第三电源供给，可望替代不少场合的柴油发电机组和ups。采用智能芯片控制，维护简单，自动操作，市电异常时，一般指市电小于187 v或高于242 v，自动切换，切换时间小于0.5 s，可无人值守；采用igbt逆变桥pwm控制，供电电压稳定，逆变频率稳定，波形好；平时处于睡眠状态(浮充)，逆变桥不工作，电能损耗小，放电效率高。主要适用于电梯、消防、安防、应急照明、医院手术室和实验室等重要场合。传统的eps采用后备式结构，如图1所示。

当市电正常供电，切换开关ks接通市电，应急电源处于整流状态，蓄电池浮充，逆变电路不工作。当市电异常时，切换开关接通逆变电路，应急电源进入逆变放电过程，并停止充电；同时，检测蓄电池组端电压，当端电压小于放电终止电压时，蓄电池放电完毕，停止放电。再加上蓄电池组过压、欠压保护；输出交流过压、过流、高温、短路保护等功能就组成了传统eps应急电源的全部功能。

2 新型eps应急电源

根据传统的eps应急电源，任何时候充电电路与逆变电路都只有一个电路工作，是一种互斥关系，而且需要配置两套驱动电路，分别驱动整流桥和逆变桥。在结构上有一定的臃肿，控制复杂、功耗大、成本高。充电电路与放电电路都是由igbt及二极管组成的桥路，他们的驱动电路都是igbt驱动芯片及其一些外围电路组成，结构完全相同。新型eps就是把充电、放电两部分电路合为一体，结构简单，控制简易，系统可靠性也相对提高，更重要的是产品成本低，功耗也相对减少一半。pwm整流器是其重要理论依据和出发点。

2.1 pwm整流器的特点

pwm整流器采用全控型开关管取代传统的半控型开关管或二极管，以pwm斩控整流取代了相近整流或不控整流，具有以下几大优良性能：

(1) 交流侧电流正弦波；

(2) 交流侧功率因数可控(如单位功率因数控制)；

(3) 电能双向传输；

(4) 较快的动态控制响应。

显然，由于电能的双向传输，pwm整流器就已经不是传统意义上的ac／dc变换器了，当pwm整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态，作为整流器工作；而当pwm整流器向电网传输电能时，其运行于逆变状态，作为逆变器工作，所以pwm整流器是集整流与逆变于一身的新型变换器。具体工作原理不做详细介绍。

2.2 新型eps工作原理

新型的eps应急电源工作原理如图2所示：

可以看出，他也是后备式电源。在结构上"充电电路"与"逆变电路"合并为一个整流／逆变电路，即pwm整流器。他能够实现传统的eps宽／放电的功能，具体的工作过程是这样的：当市电正常时，ks合并，即市电同时给负载和电池供电，pwm整流器工作于整流状态，蓄电池浮充。当市电异常时，为了防止电能回馈电网，ks断开，由电池给负载供电，pwm整流器工作于逆变状态，蓄电池放电。同时，检测蓄电池端电压，直到端电压下降到放电终止电压时，即蓄电池放电完毕，自动关闭pwm整流器。应该重新充电才能重新使用。由于pwm整流器能够进行控制功率因数，所以给定电流信号应与电网电压同相(整流)，或者反向(逆变)，实现单位功率因数控制，净化电网，提高效率。

3 新型eps工作过程及仿真

3.1 新型eps工作过程分析

新型eps的功能应该满足传统eps的功能和蓄电池的充电要求。这里所说的蓄电池是指阀控铅酸蓄电池。蓄电池理想充电电流是指数下降的。一般情况下，蓄电池的充电过程可分恒流充电，恒压充电和浮充三个过程。当市电异常时，蓄电池放电给负载供电，pwm整流器进入逆变放电状态，即无源逆变过程。

蓄电池在使用过程中，容量是不断下降的，当电池容量衰减至初始值的80％时，进入快速失效期，容量衰减加快，普遍认为容量低于初始值的80%的蓄电池为失效电池。所以电池容量检测是至关重要的。根据pwm整流器能量双向传输的优点，可以采用放电法进行容量检测，并把所放出