科华UPS电源医疗UPS设计应用
（一）科华UPS电源功能及作用介绍
在UPS发展之初，是作为一种备用电源。由于市电电网在用电高峰时极易产生诸如电压涌浪、电压尖峰、电压瞬变、过压或欠压、电源中断等质量问题，从而导致用电设备如计算机系统、医用设备、通讯设备、电子设备等受到干扰，造成电路硬件损坏、软件破坏、信息丢失等严重后果。因此，UPS开始受到供电用户的重视，并逐渐发展成为一种具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的供电保护系统。
目前，我国市电电网的线路及供电质量有待提高，故UPS在医院医用设备等方面的保护措施就显得尤为重要。UPS的工作原理是，在市电正常供电时对市电电压进行稳压等处理，同时市电对UPS电源的蓄电池进行充电。市电突然停电时，UPS能将内部蓄电池的电能通过逆变器向外供电。
常规线式UPS电源在多种条件下都是由逆变电路系统给用电设备进行供电，采用这样的方式可以实现电网与负载间处于完全隔离的状态，确保负载和电网谐波污染不会造成影响，起到净化电能的效果，故而输出相对稳定和高质量的电能。
（二）UPS容量和时间选择
计算机UPS装置的额定输出功率选择表达式如式：
除计算机以外的其他负载使用UPS装置的额定输出功率，选择依据：
在公式当中S_EUPC、S∑和S_EPS分别是指UPS装置的额定输出功率、工作的设备额定容量之和以及除计算机外的其他负载UPS装置的额定输出功率。
医院医疗设备对于UPS的容量需求差异较大，按照实际项目中，结合目前关于医院设备UPS调研成果，未有任何特殊要求下，本文提高的基础输出可以满足多数设备的配置要求，如ICU、麻醉室和血液透析室等，每个场所每床按照2kW计算，每床需要UPS的容量为：
1.3×2∕0.85=1kVA
产房、烧伤病房、手术室按每间6kW计算，每间房所需UPS容量为：
1.3×6∕0.85=9.2kVA
最终，取整后，每间房需要的UPS的容量为10kVA。
UPS设置说明
1、医院场所UPS设置
（1）设置及选型
医院的UPS可集中设置，可分区域集中设置，还可以在医疗设备末端分散设置。这三种设计方式有利有弊，具体表现为若是医院场所项目功能比较复杂，所需要的UPS供电设备数量比较多，距离较远，且分散的情况下若是选择集中设置的方式，虽然可以减少机房设计占地面积，但是会由于UPS供电出现距离比较长，远超过低压电缆供电半径的要求，使得线损率增大，相应的压降数值也会增大，这种出现集中，但是不利于日常对线路的维护，若是手术室采用末端分散的设置方式，虽然每间手术室机房面积减小，缩短了原有的供电距离，但是因机房数量增多，最终总面积其实较大大，小面积机房的结构荷载、通风条件以及环境温度等均需要满足规范要求，UPS设备外的投入成本资金金额较大，相应的后期维护成本也会增加。
UPS分区集中设置时，与完全集中设置相比，所需机房增多，机房总面积会有所增加，但各区域所需面积相对较小，设置的位置比较灵活，土建条件容易满足，出线少且距离近，可以深入负荷中心。故该项目UPS机房采用的是分区集中设置。
对于医院项目单层面积比较小，医疗场所设备布置较为集中的虽然可以采用配电型式及供电距离等都可以满足规范要求，但分区集中设置与末端分散设置的机房多，机房总面积大，初始投资高，运维管理难度大。集中设置UPS可以减少安装面积，在与土建配合的前期，要求UPS装置室设在电井旁，可以缩短出线距离，方便UPS各出线回路的施工及安装，且集中设置时过载能力高，维护方便。故项目UPS机房采用集中设置。
（2）科华UPS电源的设计应根据其电源输入要求和动态输出特性确定
UPS的额定容量数值是指UPS的最大输出功率，其容量考虑需要参考总功率，若是选择容量偏小，会加速对UPS装置的损害，反之若是太大会造成额外的浪费，影响到投资成本，为此在选择的时候考虑到负载的实际功率。常见的蓄电池容量计算方式有三种，但通常因为UPS所带负载多为固定，采用恒功率方式会使得计算更为精准，其主要只是将电池从开始放电到端电压下降至与临界放电电压结束，端电压与放电电流数值乘积为常数数值。
以医院的血透室为例，当前大中型血透室中心所配备的血液透析机器无定法满足透析患者的需求，通常采用一天两拨病人，假定透析设备透析两例患者，一人序号耗时4小时，在未计算上级准备、预冲以及消毒等，正常一天透析装置工作时间超过10小时，在这期间需要护士紧盯透析机，避免出现异常影响到患者。透析室透析机最大功率在8千瓦，水处理设备的最大功率约为20千瓦，其他辅助型设备最大功率表控制在1千瓦，因而需要合理的对血透室进行供电系统的设计。
因医院自身的特殊性，电网供给采用到双路供电方式，当其中一路因故障或者是其他原因停止后，可自动进行切换，血透室所用血透机采用到蓄电池进行供给，但是供给时间相对较短，为此在蓄电组容量选择时要考虑负荷，尤其是医院特级负荷和一级负荷若是长期处于停电状态，病人会出现死亡的可能，为此需要通过内燃机和蓄电池组对其进行持续供电，内燃机发电功率需要满足一级负荷级以上的的供电需求；蓄电池组则是要满足二级负荷在短时间内的供电。目前医院在UPS电源系统构成中可以分为整流模块、储能模块和变换模块等，在市电运行条件下可以直接为直流回路提供必要的电压，后通过逆变器输出，若是当突然停电后，蓄电池组可以迅速为其进行供电。
在本文中发现逆变器作为一项重要的数据指标，用于表示输出电压谐波含量，受到负载尤其是非线性负载的影响，会导致电网输出的波形发生畸变，为此需要尽可能的抑制在非线性负载逆变器下波形失真问题进行改进，虽然目前对于该问题的解决提出了多种方法，但是其效果并不是很好，甚至有些测量较多的变量数据，增加了设计难度。故而在本文中对原有控制器内膜进行改进。
在原有的基础上增加了一个低通滤波器Q（Z），该滤波器可增强控制的稳定性和可靠性。其改进后实则成为内膜控制，改进型重复控制使用到逆变电源输出电压控制，其本质思想是在系统运行期间，在每个周期相同时间节点会出现相同的外部干扰，以此为基础，对误差信号进行处理和矫正，以此来消除不同周期波形突变。
UPS设置方式及比较
医院的UPS可集中设置，可分区域集中设置，还可以在医疗设备末端分散设置。对于大型三甲综合性医院，功能多且复杂，需UPS供电的设备分散，故建议按照分区集中的原则设置；对于小型医院，若需UPS供电的医疗设备集中，可在较集中的区域集中设置UPS机房，从而节约造价；对于功能单一且改造的项目，若所需UPS供电设备少，土建安装条件难以满足集中或分区集中设置的要求，可考虑采用末端分散设置的方式。为方便管理，不论采用何种方式，均建议采用UPS集中远程监控系统，避免由科室非专业人员维护UPS。
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