（徐州海伦哲专用车辆股份有限公司 江苏徐州 221004）
一、前言
传统柴油发电车的主要缺点是噪声大与启动时间较长，UPS与PCS系统以蓄电池组为电源，可很好地解决这两个问题；近几年来，随着不停电社会需求的提高与锂电池技术的发展成熟，车载UPS与PCS系统在城区静音保供电领域的应用需求逐步加大。
UPS俗称不间断电源，主要用于数据中心等固定设施的后备电源不间断供电保障，基本功能是在市电中断情况下作为后备发电机组的全负荷不间断切换过渡；固定UPS特征是主机长期在线运行，而车载UPS是主机频繁启动短时运行。
PCS俗称双向变流器，主要用于风光发电储能电站的峰谷调蓄，基本功能是在电源富余时蓄电池组充电蓄能而电源功率不足时蓄电池组放电增容；固定PCS特征是主机双向变流、动态充放电，而车载PCS是蓄电池组预先充满电、作业时单向放电。
本文主要探讨两者在应急保电与不停电检修应用场景的拓扑结构与适用性。
二、车载UPS与PCS系统的应急保电应用场景
（一）两种车型应急保电应用场景拓扑结构见图1、图2。
图2 车载PCS应急保电场景的拓扑结构
（二）两种车型拓扑结构简析
1、车载UPS主机串联于市电电源与负荷之间，UPS主机内主电路由整流器与逆变器串联而成，主电路与旁路接入静态切换开关STS后二选一输出；非正式保电时段，UPS先以旁路运行而主路可不启动，保电正式开始时先启动逆变器，静态切换开关自动由旁路切换到主电路运行，蓄电池组处于浮充状态；保电期间若发生市电异常中断，则蓄电池组零间断经逆变器向负荷供电，市电恢复或发电机组供电后（发电机组与市电经过ATS开关二选一输出，接入时需先确认相序一致，下同），蓄电池组自动零间断返回到浮充状态。
2、此场景下的车载PCS系统由PCS主机与主路开关等组成，车载PCS系统串联于市电电源与负荷之间，主电路与PCS主机所在的后备电路并联；主电路通电运行后，PCS检测与市电同期后启动且合上输出开关，后备电路与主电路浮动并网（基本不输出电流），若发生市电异常中断，则PCS主机检测主电路无压后自动控制PCS满负荷替代供电，同时断开通路开关；市电电源恢复或发电机组供电后，PCS再次检同期后合上通路开关，PCS主机自动退回到浮动并网状态。
（三）两种车型对于应急保电场景适用性的比较
保电时段内，车载UPS主电路与后备电路之间切入与退出都无检测无开关而零间断，完全满足各种用电设备的不间断供电需求；而车载PCS主电路失电、后备电路切入环节检无压一般需10~20毫秒，因此，车载PCS可满足电脑等数字设备20毫秒以内的间断需求但难以满足金卤灯等高效照明3毫秒以内的间断需求。
三、车载UPS与PCS系统的不停电检修应用场景
（一）两种车型不停电检修应用场景拓扑结构见图3、图4。
图4 车载PCS不停电检修场景的拓扑结构
（二）车载UPS系统在不停电检修场景下的拓扑结构简析如下图3。
车载UPS主机并联于配电变压器低压侧总开关两端，UPS主机内主电路由整流器与逆变器串联而成，主电路与旁路并联接入静态切换开关后输出；作业过程操作步骤如下：
1）合上UPS通路开关，UPS旁路与低压侧总开关并联供电；
2）断开低压侧总开关，仅UPS旁路供电；
3）启动UPS主机逆变器，UPS静态切换开关自动将旁路不间断切换到过渡电路；
4）断开市电开关，系统零间断切换至蓄电池组主电路供电；期间若发电机组启动经ATS供电，蓄电池组自动零间断返回到浮充状态。
5）变压器检修完成恢复供电后，合上市电开关，UPS过渡电路自动恢复供电，电池组自动退至浮充状态；
6）关闭UPS主机逆变器，静态切换开关自动不间断将过渡电路切换到旁路供电；
7）合上低压侧总开关，UPS旁路与低压侧总开关再次并联供电；
8）断开市电开关，恢复低压侧总开关单独供电， UPS系统退出。
（三）车载PCS系统在此场景下的拓扑结构如下图4。
车载PCS主电路单接于低压侧总开关后端，PCS检同期电路接于低压侧总开关前端，
作业过程操作步骤如下：
1）合上市电信号开关，检测PCS与市电的同期状态，同期后启动PCS主机且合上输出开关，PCS主电路与低压侧总开关处于浮动并网状态（不需合闸通路开关）；
2）断开低压侧总开关， PCS主机检测主电路无压后自动控制PCS转供全部负荷；可开始变压器停电检修；
3）PCS主电路独立供电期间，若发电机组启动经ATS供电，则需再次检测PCS与发电机组电源的同期状态，同期后合闸通路开关，PCS返回浮动并网状态。
4）变压器检修完成后，若处于PCS主电路独立供电状态，则恢复变压器输入电源，再次检同期完成后，合上低压侧总开关，PCS返回浮动并网状态；然后关停PCS主机，断开市电信号开关，恢复低压侧总开关独立供电。
5）变压器检修完成后，若处于发电机组独立供电状态（发电机组一般无并网功能），则
断开通路开关与关停发电机组，恢复PCS主电路独立供电，然后重复上述第4）步操作。
（四）两种车型对于不停电检修场景适用性的比较
不停电检修场景下，车载UPS旁路与过渡电路之间静态切换开关的间断时间在5~8毫秒，车载PCS主电路转供负荷前的检无压过程需要10~20毫秒，两种车型都可满足电脑等数字设备20毫秒以内的间断需求但难以满足金卤灯等高效照明3毫秒内的间断需求。
不停电检修场景下，若蓄电池组电能不足而需配套发电机组后备替换，则车载UPS系统操作简单，而车载PCS系统则需增加两次检同期与电路切换，增加了操作复杂度与检同期可靠性风险。
四、UPS系统与PCS系统的车载化应用面临的共同课题
固定应用的数据中心UPS系统与储能电站PCS，都是长期在线运行模式，一次开机长期运行，而车载化应用都是冷备式，由此造成如下几个问题：
1、每次供电作业都需重新启动主机，其控制屏菜单复杂，需要专业熟练人员操作，但是电源车一般只能由普通工人操作且操作人员变动性较大。
2、潮湿环境下存放，凝露对电子器件的可靠性损害较大，需要主机内部特殊加装一些干燥装置。
3、固定应用场景，其负荷一般受控或可预测；而电源车保电负荷状态经常难以准确预知且负载状态难以由电源车作业人员管控，因此，车载系统应增设多种应对预案。