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UPS不间断电源的分类特点和工作原理解析

发布时间:19-09-28 阅读:626

当前,数字革命和收集经济正囊括举世。跟着各类信息系统在各个行业的利用,更带动了不间断电源(UPS)的迅猛成长。作为直接关系到谋略机软硬件能否安然运行的一个紧张身分,电源质量的靠得住性该当成为中小企业、黉舍等重要斟酌的问题。UPS(Uninterruptable Power System)是不间断电源的意思,是一种含有储能装配,以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源,主要用于给办事器、谋略机收集系统或其它电力电子设备供给不间断的电力供应。不间断电源从谋略机的外围设备,一个不受重用的角色迅速变成为互联网的关键设备及电子商务的保卫者。UPS作为信息社会的基石,已开始了她新的历史任务。跟着国际互联网期间的到来,对电力供电质量提出了越来越高的要求,无论是全部收集的设备照样数据传输道路给以端到真个周全保护,都要求设置设置设备摆设摆设高质量的不间断电源。

一、UPS的事情道理

UPS是一种含有储能装配,以逆变器为主要元件,稳压、稳频输出的电源保护设备。当市电正常输入时,UPS就将市电稳压后提供负载应用。同时对机内电池充电,把能量储存在电池中,当市电中断(各类缘故原由停电)或输入故障时,UPS即将机内电池的能量转换为220V交流电继承供负载应用,使负载保持正常事情并保护负载软、硬件不受毁坏。

UPS主要从九十年代开始成规模,90年代初,对UPS要求能供给无光阴中断的电源来确保用户的数据不致损掉为保护重点;90年代中期,在UPS设置设置设备摆设摆设了RS232接口和在谋略机监控平台上设置设置设备摆设摆设各类电源监控软件的智能化UPS,保护重点为用户的数据的完备性;到了90年代末期,UPS以确保系统具有“高稳定性”及“高可用性”为其保护重点。不合年代的必要对UPS不合分类及成长,UPS的分类及展是当今信息社会高速成长的必要。

二、UPS的基本分类与特征

今朝市场上已经有不合类型的UPS,按UPS的事情要领可分为后备式、在双变换在线式、在线互动式三大年夜类。

1、备式UPS电源

它是静止式UPS的最初形式,利用广泛,技巧成熟,一样平常只用小功率范围,电路简单,价格低廉。这种UPS对电压的频率不稳、波形畸变以及从电网侵入的滋扰等不良影响基础上没有任何改良。

其事情机能特征:1) 市电使用率高,可达96%。2) 输出能力强,对负载电流波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限定。3)输出转换开关受切换电流能力和动作光阴限定。4)输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性子。

2、在线互动式UPS电源

也称为3端口式UPS电源,应用的是工频变压器。从能量通报的角度来斟酌,其变压器在3个能量流动的端口;端口1连接市电输入,端口2经由过程双向变换器与蓄电池相连,端口3输出,市电供电时,交流电经端口1流入变压器,在稳压电路的节制下选择相宜的变压器抽头拉入,同时在端口2的双向变换器的感化下借助蓄电池的能量转换合营调节端口3上的输出电压,以此来达到对照好的稳压效果。当市电掉落电时,蓄电池经由过程双向变换器经端口2给变压器供电,保持端口3上的交流输出。在线动式UPS电源在变压器抽头切换的历程中,双向变换器作为逆变器要领事情,蓄电池供电,是以能实现输出电压的不间断。

其事情机能特征: 1) 市电使用率高,可达98%。2)输出能力强,对负载电流波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限定。3)输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性子。4) 变换器直接接在输出端,并处于热备份状态。对输出电压尖峰滋扰有抑制感化。5)输入开关存在断开光阴,致使UPS输出仍有转换光阴,但比后备式小得多。 6) 变换器同时具有充电功能,且其充电能力很强。7) 如在输入开关与自动稳压器之间串接一电感,当市电掉落电时,逆变器可急速向负载供电,可避免输入开关未断开时,逆变器反馈到电网而呈现短路的危险。

3、双变换在线式UPS电源

它是属于串联功率传输要领。当市电存在时,实现AC->DC转换功能,一方面向DC->AC逆变器供给能量,同时还向蓄电池充电。该整流器多为可控硅整流器,但也有IGBT-PWM-DSP高频变换新一代整流器。当逆变时,完成DC->AC转换功能,向输出端供给高质量电能,无论由市电供电或转向电池供电,其转换光阴为零。当逆变器过载或发生故障时,逆变器竣事输出,静态开关自动转换,由市电直接向负载供电。静态开关为智能型大年夜功率无触点开关。

其事情机能特征:1)不管有无市电供应,负载的整个功率都由逆变器供给,包管高质量的电力输出。2)因为整个负载功率都由逆变器供给,因而UPS的输出能力不抱负,对负载提出限定前提,如负载流峰值因数,过载能力,输出功率因数等。3)对可控整流器还存在输入功率因数低,无功损耗大年夜,输入谐波电流对电网孕育发生极大年夜的,当然,若应用IGBT-PWM-DSP整流技巧成功率因数校对技巧,可把输入功率因数前进到靠近1。

4、双逆变电压补偿在线式UPS电源

此项技巧是近些年提出来的,主如果把交流稳压技巧中的电压补偿道理(delta变换)利用到UPS的主电路中,孕育发生一种新的UPS电路布局型式,它属于串并联功率传输。

其事情机能特征:1)逆变器(II)监视输出端,并与逆变器(I)介入主电路电压的调剂,可向负载供给高质量的电能。2)市电掉落电时,输出电压不受影响,没有转换光阴;当负载电流发生畸变时,由逆变器(II)调剂补偿,因而是在线事情要领。3)当市电存在时,逆变器(I)与(II)只对输入电压与输出电压的差值进行调剂与补偿,逆变器只承担最大年夜输出功率的20%,因而功率余最大年夜。过载能力强。4)逆变器(I)同时完成对输入真个功率因数校对功能。输入功率因数可达到0.99,输入谐波电流<3%。5)在市电存在时,因为两个逆变器承担的最大年夜功率仅为输出功率的1/5,是以整机效率可达到96%。6)在市电存在时,逆变器(II)功率强度仅为额定值的1/5,是以功率器件的靠得住性一定大年夜大年夜幅度前进。7)因为具有输入功率因数补偿,因而有节能效果。

三、UPS电源的选购

一台UPS至少可以应用3年以上,用户在遴选UPS电源时,应根据自己的要求来确定遴选标准,选择最得当自身营业需求的UPS,而不是最便宜或第一流。在选购UPS之前,用户应就负载设备所处置惩罚资料的紧张性、各类用电设备对电源质量的要求、安装与空间要求以及经济预算等身分综合斟酌,此外,UPS的重量和体积大年夜小是否相宜也是我们在选购时应留意的关键问题。

接下来,用户应懂得所需UPS的容量,并斟酌未来扩充设备时的总容量。选择有信誉的品牌与制造商也是必弗成少的。当然,在购买UPS时还要留意其输出功率、可供电霎光阴是非、输出电压波形、瞬时相应特点、输出频率稳定度、波形掉真系数、输出电压稳度、安然机能、可掩护机能及价格等诸多问题。简而言之,用户应根据自身的营业需求来选购适当的UPS产品,并从技巧机能、办事包管和产品价格3个方面进行斟酌。

对供电质量要求很高的谋略中间、网管中间等,为确保对负载供电的万无一掉,常必要采纳以下几种具有“容错”功能的冗余供电系统:1)主机-从机型“热备份”冗余供电系统:基布局是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端,万一主机USP出故障,可改由从机UPS带载。这种冗余事情要领因为没有“扩容”功能和可能呈现4毫秒的供电中断,其利用范围有限。2)使用双机冗余供电系统:经由过程将两台具有相同功率的UPS输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常事情时,由两台UPS各承担1/2负载电流,万一此中一台UPS出故障,则由剩下的一台UPS来承担整个负载。这种并机系统的匀称故障事情光阴(MTBF)是单机UPS的7-8倍,从而大年夜大年夜前进了系统的靠得住性。

四、UPS的掩护

跟着电脑的日益遍及,电脑的保护神UPS也获得了广泛的利用。UPS是应用简单但又轻易毁坏的设备。科学的应用和掩护将会延长UPS的寿命。

1)只管即便不接电感性负载。由于电感性负载的启动电流每每会跨越额定电流的3-4倍,这样就会引起UPS的瞬时超载。影响UPS的寿命。电感性负载包括夏天常用的电风扇、冰箱等。

2)不宜满载或过度轻载。不要按照UPS的额定功率去应用它,不要觉得空着的接口不应该闲着而连接其他电器。经久满载状态将直接影响UPS的任务。

3)保护好蓄电池,UPS的一个异常紧张的组成部分便是蓄电池。今朝,多半中不型的UPS都采纳无需掩护的密封式铅酸蓄电池。虽然外面上它不必要掩护,但照应不周,同样会出搭档,何况这种电池还很贵,要求在0-30情况中事情。

4)按期掩护。平日,半年应该给UPS丈量一下电池的端电压。假如电压跨越1V就应该应用均衡的恒压限流(0.5A)充电。若不收效,只能换新电池。假如当地经久不绝电,必须按期(一样平常为三个月)工资中断供电,使UPS带负载放电。

5)留意防雷击。必然要留意包管UPS的有效樊篱和接地保护。

五、UPS电源的成长趋势

跟着新技巧赓续地被开拓出来和在实践中的慢慢利用,可以预见:往后UPS电源将向着高频化、智能化、收集化和大年夜容量单机冗余化的偏向成长。

高频化:虽然传统在线式的技巧已经异常成熟,但因为它本身带有许多无法冲破的问题,使其成长出路受限。高频化观点的引入,给UPS的成长带来了许多新的思路和空间,跟着高频技巧和器件的成长,3KVA及以下的高频在线式UPS的技巧和产品已经成熟,其功能和靠得住性均应高于传统UPS,高频化对付减小体积、低落资源,以及对非线性负载有更好的相应上起侧紧张的感化。

智能化:微处置惩罚器在UPS上的利用,以前只在大年夜、中型UPS上来用,近年来已徐徐向小型、微型UPS方面成长,其结果是UPS的智能化成长,包括节制、检测、通信。UPS徐徐由谋略机治理,并且谋略机及外设能“自立”敷衍一些可能预见到的问题,能进行自动治理和调剂,并能将有关信息经由过程收集通报给操作系统或收集治理员,便于进行远程治理。

收集化:把UPS做为收集家庭一个成员的要求越来越迫切,由于它是收集能正常运行的根基。要求UPS拥有更大年夜的蓄电量、可以同时为多台谋略机或其它外设办事,并能够经由过程某种机制杀青负载之间的动态设置设置设备摆设摆设。

大年夜容量单机冗余化:因为收集对UPS靠得住性的要求越来越高,而办理靠得住性的道路除要求元器件本身高靠得住外,便是用冗余的措施。小容量UPS的单机内冗余已呈现。而大年夜容量的UPS今朝还必须经由过程并机的措施实现。但这样做又会应用户投资太大年夜。但毫无疑问,应用Internet技巧监控的UPS系统将成为未来UPS技巧的主流之一。

滥觞;电子工程网



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