从原理上来说,只要软件上解除在PFC级和逆变器的复功率限制,这种UPS完全可以工作在双向模式下:当电机发生能量回馈时,在市电模式下,通过PFC把能量反馈回市电;在电池模式下,通过双向DC/DC把能量反馈回电池。但是这里面有一些必须考虑到的因素,比如:
电网是否允许能量回馈?
能量回馈电网需要满足那些规范?
电池允许的充电功率有多大?
首要的问题是电网方面是否允许再生能量回馈。不同地方的电网对此的要求可能会不一样,对于一些功率特别大的负载,电网出于稳定性考虑可能不希望能量回馈。如果输入端使用的是通常的柴油发电机,那么是不能回馈能量的。
在允许能量回馈电网的前提下,必须考虑此时面对的安全问题,这是太阳能发电系统已经面临过的。当能量向电网回馈,而电网由于此时断电的话,就会出现所谓的孤岛效应问题。而电网如果在回馈过程中出现短时间低电压等异常情况,UPS的能量回馈也应当正常工作一段时间。为此适用于可再生能源发电的技术,比如孤岛检测,低电压穿越等技术就业需要配备在UPS上。

在电池模式下,常用的铅酸蓄电池在充电和放电时所允许的电流是不同的,充电时的最大电流要小得多。这就意味着如果负载回馈能量很大时,充电电流就也会很大,为此在电池模式下兼容电机负载就需要使用足够多的蓄电池组来分摊充电电流。另外一方面,一般UPS的充电功率是根据常见电池组的容量来配备的,如果要加大充电的功率,这部分电路也需要特别设计。
对于其他电路架构的UPS,比如下面一种常见的结构,其电池升压和PFC都是单向工作的,这就意味着电机再生能量是无法反灌到市电或者电池的,必须另外想办法。
在市电模式下,最简单的方式不外乎采用旁路解决。只要发现负载回馈的能量过大,就把UPS转到旁路模式下,通过旁路来吸收电机再生能量。不过这一方法只有在旁路真正是市电,并且正常情况下可以使用,因此其应用是有一些局限性的。如果要求UPS不管在市电还是电池模式下还是使用发电机做输入都能搭配电机负载工作,就必须还要有其他的方法。
另外一种不受市电和电池模式限制的简单方式就是像变频器一样加入制动电阻来消耗多余的能量。这一设计在变频器上已经非常成熟,可以很方便的移植到UPS上使用。由于传统上UPS并不具有专门为制动使用的IGBT,所以需要把制动电阻和制动IGBT单独设计为一个模块,根据需要来作为可选的附件来使用。
能量回馈模块也是变频器上成熟的技术,当然也可以用到这里。但是能量回馈模块的原理也是把电机回馈的能量转成交流返回给市电,为此在电池模式,或者在输入是发电机的情况下,能量回馈模块也是不能使用的。
来源:伊顿电气