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1 概述

　　起重机在工业领域为重要生产工具，业主对其运行的可靠性、安全性亦提出越来越高的要求。起重机的电力供给是影响其可靠性、安全性的重要因素之一。很多的特殊工况的起重机均配有后备电源系统，如柴油发电机组，外部应急供电线路等，今日，随着变频器在起重机上的广泛应用，一种基于直流支撑的后备电源技术，其充分利用变频器的固有特性，已经发展成熟并且投入实际应用。

　　直流支撑的后备电源技术的工作方式是利用直流电源，直接为变频器母排供电，从而保证变频器的正常运行。该方案有其优于其他类型后备电源的若干特性，详见后文阐述，其应用前景广泛。

2 常规后备电源的局限性

　　交流不间断电源（ups）是一种使用范围广泛的保障电力供应的重要设备，而普通ups用于交流电动机负载ups也有其局限性。不论是后备式还是在线式，不论是正弦波输出还是准方波输出，它的负载基本都是计算机和通讯设备等整流滤波容性（非线性）负载或阻性负载。如果ups的负载是交流感应式电动机一类的感性负载，那么在ups的设计选型和使用中就会出现很大问题。

　　如果所选ups是一台后备式的，那么在给电动机供电的交流电源故障停电时，电动机在所带机械负载的阻力矩作用下转速迅速下降甚至停车，当转为由ups供电时，电动机相当重新启动。由于交流电动机的启动电流通常是其额定电流的5～7倍，而ups的过载能力标准规定：过载125%时，ⅰ类为10min，ⅱ类为1min，ⅲ类为30s，150%时10s，大于150%时仅200ms。

　　如果想要ups能承受电动机启动电流的过载能力，势必要增大ups的额定容量。例如，一台11kw的电动机，额定电流是21a，选择一台ups做它的不停电电源，如输出的功率因数为0.8，则ups的容量应不小于14kva，其额定输出电流为21.3a，过载125%时仅为26a，而电动机启动电流为105a～147a，ups的容量远远不够，因此要满足电动机的启动要求，ups的容量至少应选择为55kva，即为电动机容量的5倍。这无疑将加大投资造成浪费，还未必能解决问题。因此，用普通ups做电动机负载的不停电电源即增大投资成本，工作又不可靠，不是理想的方案。

3 变频器的特性

　　直流支撑的后备电源技术作为变频器的后备电源，其优势是通过变频器特性特体现的。因此简述变频器原理如下。

　　文中所述变频器均为交-直-交型通用型变频器。其为广泛应用在交流电动机调速控制的变频器，在市场上常见的品牌有如西门子、abb、施耐德、安川等公司的产品，广泛应用于冶金、石化、建材、电力、制造、运输等行业。

　　变频器基本结构为整流单元和逆变单元，对于单传动系统，为单个的整流单元对应单个的逆变单元，对于多传动系统，为单个或者多个整流单元驱动多个逆变单元。两种系统，其工作原理是相同的，整流单元将电网交流电转化为直流电，直流电传输至直流母排上，逆变单元将直流母排上的直流电根据控制要求转化为的交流电，从而驱动电机。

　　变频器无论是频率控制型，还是矢量控制型或者是转矩控制型，都具有变频软启动功能，电机启动时，逆变单元根据控制要求，调节输出电流电压，由于输出电压和频率均可控，就限制了电机的启动电流，小于额定电流输出也可以正常启动。

　　根据变频器的上述2个特点：具有直流母排，输出电流电压可控，因此采用基于直流支撑的后备电源技术，作为变频器的新型后备电源。

4 直流支撑的后备电源

　　现以南京国臣公司的dc-bank直流后备电源系统为例，说明这种电源的工作原理和系统组成。

　　4.1 dc-bank直流后备电源的工作原理

　　利用直流电源，直接为变频器母排供电，从而保证变频器的正常运行，见图1。

　　在电网正常时，直流后备电源在充电模式，整流充电单元对蓄电池组充电，蓄电池组处于浮充状态。在电网失电时，直流后备电源切换至放电模式，经过直流压差控制电子开关，控制蓄电池组为变频器直流母排供电，保证变频器正常工作，见图2。

　　dc-bank直流后备电源系统的控制系统可自动控制系统充电放电过程的运行。