序論：在您撰寫廣播電視節(jié)目制作和播出的應(yīng)用時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。

近年來，由于計算機網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，廣播電視行業(yè)自身業(yè)務(wù)發(fā)展需求，非線性編輯制作系統(tǒng)、硬盤存儲和播出系統(tǒng)在各級廣播電視臺得到了普遍應(yīng)用。廣播電視節(jié)目的制作和播出系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，對安全性、連續(xù)性、時效性的要求很高，其中使用的眾多專業(yè)電子設(shè)備需要可靠穩(wěn)定的電能，一旦供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致素材丟失、節(jié)目停播，甚至?xí)拐麄€制播網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)陷入癱瘓，嚴重影響節(jié)目的制作播出質(zhì)量和安全性。作為保證負載可靠供電的最重要一環(huán)，不間斷電源（UninterruptiblePowerSupply，UPS）系統(tǒng)幾乎承擔(dān)著為所有制播設(shè)備安全供電的重任。就朝陽廣播電視臺而言，核心機房、新聞編輯間、電視播出機房、廣播中控室、廣播直播間等都配備有中功率UPS，以保障在外電中斷或出現(xiàn)波動時能夠持續(xù)穩(wěn)定供電，實現(xiàn)節(jié)目順利制作和安全優(yōu)質(zhì)播出。但從應(yīng)用層面來看，目前UPS在應(yīng)用過程中還普遍存在著技術(shù)、環(huán)境和人三大方面的難題。首先是技術(shù)，要應(yīng)用先進的、創(chuàng)新性技術(shù)，不斷提高產(chǎn)品性能，從而滿足客戶對于安全高效、節(jié)約成本等方面的要求。其次是環(huán)境，如何打破應(yīng)用場景限制，提高產(chǎn)品的適應(yīng)性和靈活性是要解決的又一難題。最后是人，即工作人員要積極提高系統(tǒng)運行維護方面的便捷性和智能化。2021年8月份，朝陽廣播電視臺對UPS系統(tǒng)進行了全面升級改造，通過對市場上不同品牌中功率UPS產(chǎn)品的性能和價格比較，結(jié)合自身業(yè)務(wù)發(fā)展需求，最終選用的是LiebertEXM2系列中功率UPS。相比以往的中功率UPS，該系列產(chǎn)品無論是在應(yīng)用技術(shù)上還是在性能上都有所創(chuàng)新和提升，可以稱得上是新一代中功率UPS產(chǎn)品中的“全能王”，為電視臺提供了同級最佳解決方案和很好的設(shè)計體驗。下面結(jié)合EXM2的創(chuàng)新技術(shù)和實際性能以及筆者在安裝使用中的心得體會，從技術(shù)層面進行分析與探討。

1應(yīng)用多種創(chuàng)新性技術(shù)，高效能、大用途、低成本，切實滿足客戶多樣化需求

在技術(shù)方面，回歸到UPS產(chǎn)品本身，如何應(yīng)用先進性技術(shù)、創(chuàng)新性設(shè)計，不斷提高產(chǎn)品的性能，適應(yīng)中功率UPS不同應(yīng)用場景需求，是需要解決的首要問題。針對這一問題，EXM2提出了極致可靠、極高能效、極低資本性支出的設(shè)計理念。1.1系統(tǒng)具有極高可靠性為了達到極致可靠性，在EXM2系統(tǒng)內(nèi)部，采用母排并聯(lián)，絕緣距離可以達到電纜的10倍以上，由于母排裸露，散熱效果非常好，即使內(nèi)部發(fā)生異常短路，可靠性依然很高。傳統(tǒng)的高頻一體化UPS一旦出現(xiàn)故障只能轉(zhuǎn)到旁路運行，其穩(wěn)定性較差，該系列UPS在一體化的基礎(chǔ)上進行了創(chuàng)新性的模塊化設(shè)計，當(dāng)一個模塊發(fā)生故障后，其余模塊仍能正常運行，即使出現(xiàn)兩次故障，依然可以輸出60%左右的額定功率。

1.2系統(tǒng)具有高能效性與朝陽廣播電視臺以前使用的中功率UPS產(chǎn)品相比，EXM2能效方面的優(yōu)勢明顯。第一，研發(fā)上采用大功率UPS應(yīng)用技術(shù)，成功地將雙變換模式能耗降低了25%左右。第二，支持ECO（經(jīng)濟運行模式），當(dāng)市電正常時，UPS主機系統(tǒng)通過旁路電磁兼容性（EMC）濾波器輸出向負載供電，逆變器處于待機狀態(tài)，從而減少電能損耗；當(dāng)市電異常時，逆變器開始工作，UPS轉(zhuǎn)為雙變換工作模式。使用ECO模式UPS的效率可提高3%～5%[1]。第三，推出了動態(tài)在線（Dynamiconline）模式，該模式下逆變器與旁路并聯(lián)工作，作為有源濾波器提供無功補償和濾波，電流諧波總畸變率（THDi）小于3%，效率高達99%，同時具有并機休眠功能，進一步提升了并機系統(tǒng)輕載效率。第四，采用可控硅和繼電器兩種切換器件。使用繼電器節(jié)能但可靠性差，可控硅具有耐受性強、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。EXM2將可控硅和繼電器并聯(lián)，切換的時候采用高耐沖擊的可控硅進行切換，正常運行的時候采用繼電器，很好地解決了UPS系統(tǒng)在進行切換時故障率會上升的問題，實現(xiàn)了可靠性和能效的兼得。

1.3系統(tǒng)采用新一代絕緣柵雙極型晶體管整流技術(shù)以前UPS多采用絕緣柵型場效應(yīng)管（MOS）做整流器件，但它的主要弱點是不易把UPS的容量做得很大。絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種結(jié)合了MOS和雙極型三極管的優(yōu)點而產(chǎn)生的一種電壓驅(qū)動式半導(dǎo)體器件，具有驅(qū)動功率小、飽和壓降低、開關(guān)速度快的優(yōu)點。首先，IGBT整流采用三電平脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制技術(shù)和載波相位配合等技術(shù)，把輸入電流諧波降到最小，達到正弦波輸入要求，從而使輸出電壓波形也接近正弦波。其次，IGBT整流采用矢量控制技術(shù)，輸入功率因數(shù)接近1，對電網(wǎng)表現(xiàn)為近似純電阻負載。這種應(yīng)用IGBT整流技術(shù)的UPS具有節(jié)能、拓撲結(jié)構(gòu)簡單、對電網(wǎng)污染少、可以適應(yīng)各種負載、具有更高的穩(wěn)定性等優(yōu)點[2]。

1.4所用UPS是一款在線雙變換式、三相不間斷電源系統(tǒng)雙變換就是輸入的交流電先通過整流器變換為直流電，然后再由逆變器變換為交流電提供給負載，即無論市電是否正常，均由逆變器通過相應(yīng)的靜態(tài)開關(guān)向負載供電。其工作原理簡單說就是，市電正常時將市電經(jīng)整流器變換成直流，一路供給蓄電池進行充電，貯存后備能量；另一路供給逆變器，逆變器再將直流電變換成高質(zhì)量的交流電供給負載。當(dāng)市電異常時，逆變器將電池組貯存的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能對負載供電[3]。雙變換在線式UPS的優(yōu)點是輸出的交流電波形和市電一樣是正弦波，而且純凈無雜波，不受市電不穩(wěn)定的影響。同時，因為逆變器一直處于工作狀態(tài)，所以其可實現(xiàn)0ms切換。另外，在線式UPS還有一大優(yōu)點是供電時間長，一般可持續(xù)幾個小時。在線雙變換式UPS能在電網(wǎng)供電和電池供電之間自動進行切換，保障關(guān)鍵設(shè)備安全可靠運行，使用戶負載免受供電問題困擾。

1.5具有靈活的電池配置方式朝陽廣播電視臺所使用的系列UPS，對電池節(jié)數(shù)可調(diào)范圍進行了拓展，確保前期電池容量精準配置，優(yōu)化系統(tǒng)成本的同時也利于后期的電池利舊和維護。另外，采用兩線電池設(shè)計，無須配備中線，減少了電纜的長度，可節(jié)省開關(guān)和施工成本25%以上。

2優(yōu)化內(nèi)部架構(gòu)，最大限度保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性，滿足多場景應(yīng)用需求

從環(huán)境角度本身來看，中功率UPS被廣泛應(yīng)用在廣電通信、交通運輸、金融服務(wù)保險、加工制造業(yè)、中小型IT企業(yè)、工商等各行各業(yè)，使用場景非常復(fù)雜和分散。針對不同應(yīng)用場景對環(huán)境的不同要求，EXM2對內(nèi)部架構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，增加了很多實用功能。第一，有效解決了潮濕、粉塵、金屬粉末等UPS正常運行過程中長期積累的環(huán)境問題，整個內(nèi)部器件在最大限度上保證了對環(huán)境的適應(yīng)。從技術(shù)上分析，造成積累性環(huán)境問題的根本原因在于UPS的設(shè)計追求高密度化，內(nèi)部所有的器件被集中在一起，很難做到風(fēng)道隔離，散熱和防塵效果不夠理想。EXM2采用了獨特的內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計，讓粉塵等通過獨立風(fēng)道排出，不會流經(jīng)印制電路板（PCB）和其他內(nèi)部敏感元器件，散熱性能和防塵性能都得到了提高，從而防止元器件過早失效，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。此外，對UPS最核心的開關(guān)器件IGBT做了針對性的絕緣處理，以防止瞬間電流過大，發(fā)生短路，避免拉弧故障產(chǎn)生，同時在系統(tǒng)前端增加過濾網(wǎng)防塵，在銅排之間增加絕緣片隔離處理等，這些設(shè)計都有效提高了產(chǎn)品對環(huán)境的適應(yīng)性。第二，對于環(huán)境改造有很強的靈活性和適應(yīng)性。人為改造環(huán)境對UPS的要求也十分嚴格，在UPS改造升級過程中經(jīng)常會出現(xiàn)原有的UPS放置空間不足的問題。而EXM2高系統(tǒng)性、一體化的鋰電池可以節(jié)省70%以上的占地面積。同時，由于采用上出風(fēng)的設(shè)計，提供靈活的選件，允許自由安裝，客戶可以并排、靠墻或在轉(zhuǎn)角位置擺放安裝，切實滿足不同負載場景需求。第三，針對停電或空調(diào)故障引起的機房溫度升高，以及突發(fā)的碰撞、地震等環(huán)境問題，EXM2做了全面升級。系統(tǒng)在40℃高溫的環(huán)境中可穩(wěn)定運行，即使在50℃的高溫下，仍然可以輸出80%的額定功率。另外，系統(tǒng)振動加固，并通過了工信部指定的9級抗震測試，當(dāng)發(fā)生嚴重震動或碰撞時，可最大限度保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3模塊化設(shè)計，智能化操作，全面提升系統(tǒng)運行維護的可靠性、便捷性

從“人”的方面來講，如何保證UPS系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行是很重要的考量因素。對于大多數(shù)UPS系統(tǒng)來說，普遍存在著運維成本高、維護保養(yǎng)人員專業(yè)知識不足的問題，而EXM2創(chuàng)新內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計，從安裝到使用的各個環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了簡單化、智能化、人性化，使系統(tǒng)無須專人維護，就可以在不同場景中可靠穩(wěn)定運行，切實解決了UPS應(yīng)用中“人”的難題，工作人員可以將更多精力投入核心業(yè)務(wù)上。第一，EXM2的智能運維功能可實時監(jiān)控UPS系統(tǒng)的運行情況，使運維人員能快速準確地排查問題并解決問題，實現(xiàn)高效維護。通過主機箱上的觸摸屏，運維人員可以在雙變換、經(jīng)濟運行和動態(tài)在線三種運行模式之間靈活切換，隨時掌握系統(tǒng)運行情況。一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會進行提示和警告，既能彌補運維人員專業(yè)知識的不足，又可以清晰的方式去指導(dǎo)運維人員的操作，有效減少人為失誤。此外，在運維過程中，有一些隱藏在UPS主機內(nèi)部的故障隱患，如電容漏液，通常很難被發(fā)現(xiàn)，EXM2則會對內(nèi)部設(shè)備的使用壽命通過彈窗進行提醒，讓運維人員知道哪些易損元器件的壽命快要到期，確保及時維修和更換。第二，輸出采用傳統(tǒng)的隔離變壓器，可以在整個控制電路中達到閉環(huán)，做到真正意義上的電氣隔離。隔離變壓器既可以濾除負載端諧波，提高供電質(zhì)量，又可以發(fā)揮“通交流阻直流”作用，避免短路或者沖擊造成不良影響，增強系統(tǒng)的抗干擾能力，同時還降低了控制失敗導(dǎo)致的輸出直流電壓對負載的損壞，從而保障負載安全供電，提升實際應(yīng)用中的可靠性。第三，采用創(chuàng)新的模塊化設(shè)計。該系列UPS主機中的上出風(fēng)模塊、防雷模塊、功率模塊等均支持熱插拔，靈活實現(xiàn)在線維護，可以達到幾分鐘內(nèi)進行備件故障的排除和核心模組的替換，既使客戶快速運維的要求得到了滿足，又在很大程度上節(jié)約了安裝和維護成本。

4蓄電池的配備使用和日常保養(yǎng)維護

蓄電池作為UPS系統(tǒng)的儲能裝置，在市電中斷時，釋放電能給逆變器，再由逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，維持電源輸出，保障負載在一定時間內(nèi)正常供電，蓄電池性能的好壞對UPS系統(tǒng)運行的安全可靠性十分重要。首先是蓄電池的配備使用。EXM2配備的鋰電池具有耐用性強、體積小、能量比高、高低溫適應(yīng)性強等優(yōu)點。但從實際負載條件、工作環(huán)境及運維成本等方面綜合考慮，朝陽廣播電視臺升級改造后的UPS系統(tǒng)選用的是松下閥控式鉛酸蓄電池，該電池的優(yōu)點是密封性好、使用壽命長、免維護。我們把16塊鉛酸蓄電池串聯(lián)作為一組，共構(gòu)成26個獨立單元，然后根據(jù)負載情況和后備時間進行組合，分別配備到核心機房、新聞編輯間、播控機房、廣播直播間等。其次是蓄電池的日常保養(yǎng)和維護。在日常使用和維護過程中，人們往往會因為蓄電池是免維護的而不加以重視，事實上由于不合理使用產(chǎn)生的蓄電池電解液干涸、熱失控、內(nèi)部短路等問題而引起的UPS系統(tǒng)故障的比例為1∶3左右，因此加強蓄電池的日常保養(yǎng)和維護工作對于降低UPS系統(tǒng)的故障率具有重要意義?？蛻粼谶x配高質(zhì)量的蓄電池的同時，還要注意以下兩方面問題：一是要安裝在溫度適宜、通風(fēng)良好、干燥潔凈的環(huán)境中。蓄電池的使用壽命和容量受環(huán)境溫度的影響很大，通常蓄電池的最佳環(huán)境溫度為20～25℃，溫度過高會縮短使用壽命，過低會降低容量。二是要定期充電、放電。實際工作中，在電網(wǎng)電壓正常的情況下，在線工作的UPS系統(tǒng)其蓄電池會一直處于浮充狀態(tài)，因此要適時放電，以防止蓄電池性能下降，縮短使用壽命。建議每隔3個月應(yīng)人為中斷供電，對電池放電一次，放電時間長短可根據(jù)電池容量大小和負載情況而定，一次全負荷放電完畢，再按規(guī)定及時充電[4]。

5結(jié)語

UPS系統(tǒng)是保證負載穩(wěn)定、可靠供電的最重要一環(huán)，我們在選用高質(zhì)量、高性價比的產(chǎn)品的同時，也要切實做好UPS系統(tǒng)的日常使用和維護工作。從2021年8月份開始運行到現(xiàn)在EXM2的工作一直很穩(wěn)定，在保障朝陽廣播電視臺節(jié)目順利制作和安全優(yōu)質(zhì)播出中發(fā)揮著重要作用。實踐證明，EXM2高可靠性、高穩(wěn)定性以及智能化、人性化的功能設(shè)計能切實滿足客戶對中功率UPS產(chǎn)品“可靠、高效、創(chuàng)新、靈活”的需求，讓以往中功率UPS應(yīng)用中存在的技術(shù)、環(huán)境、人三大方面的問題迎刃而解。希望通過本文的介紹和分析，讓大家對新一代中功率UPS產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)和實際性能有更深入的了解，在今后設(shè)計和使用UPS系統(tǒng)時有所參考。

參考文獻：

[1]李孟慶.對UPS在ECO運行模式下可靠性的研究[J].數(shù)字通信世界,2017(5):203-204.

[2]王力堅.UPS的IGBT整流技術(shù)[J].中國金融電腦,2007(2):77-79.

[3]祁曉燕.UPS電源工作原理及應(yīng)用探討[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2015(11):93-94.

[4]崔文彪.淺析通信設(shè)備UPS蓄電池的維護與保養(yǎng)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015(19):88.

作者:鄒德偉 韓爽 單位:遼寧省朝陽廣播電視臺