福州UPS(不間斷電源)基礎(chǔ)知識詳解!
來源:www.jnmldz.com 發(fā)布時間:2020年09月11日
UPS中文為“不間斷電源”。是一種含儲能裝置,以整流器、逆變器為主要組成部分,為變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、自動化儀表、遠(yuǎn)方通信系統(tǒng)等設(shè)備提供恒壓恒頻的不間斷電源。
UPS系統(tǒng)的主要作用有兩方面:
(1)做為重要設(shè)備的交流供電電源,防止市電突然斷電而影響正常工作,給設(shè)備造成損害;
(2)消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質(zhì)量,為計(jì)算機(jī)等提供高質(zhì)量的電源。
UPS的分類
UPS系統(tǒng)主要有有三種類型:后備式、互動式、在線式。
(1)后備式:具備自動穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等功能,轉(zhuǎn)換時間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜;
(2)互動式:具有濾波功能,抗市電干擾能力強(qiáng),轉(zhuǎn)換時間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價格遠(yuǎn)低于在線式;
(3)在線式:結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,性能完善,能夠持續(xù)不中斷輸出純凈正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題;價格高,通常應(yīng)用在關(guān)鍵計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等對電力要求苛刻的環(huán)境中。
UPS的結(jié)構(gòu)
變電站內(nèi)UPS系統(tǒng)一般由電力UPS主機(jī)、旁路穩(wěn)壓柜、輸出饋線柜等三部分組成(小功率時也可三合一)。
結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,簡單說說幾個比較重要的部分的用處。
整流器:
有兩個主要功能:
1,將交流電(AC)變成直流電(DC),經(jīng)濾波后供給逆變器;
2,給蓄電池提供充電電壓,起到一個充電器的作用;
逆變器:
將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC),供給負(fù)載使用;
蓄電池:
UPS用來作為儲存電能的裝置,使其在市電失電時,可以將直流電逆變后,為負(fù)載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電(供電)的時間 ;
靜態(tài)開關(guān):
又稱靜止開關(guān),是用兩個可控硅(SCR)反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān),其閉合和斷開由邏輯控制器控制;
隔離變壓器、穩(wěn)壓器:
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離,穩(wěn)壓器除了隔離之外還有穩(wěn)定電壓的作用;
UPS的四種運(yùn)行模式
UPS有4種運(yùn)行模式,將UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化后示意圖如下:
(1)正常操作模式:
在正常交流電源供應(yīng)下,整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,將市電中的“電源污染”消除,并同時對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,提供更穩(wěn)定的電源給負(fù)載。
(2)停電模式:
當(dāng)交流電源發(fā)生異常或整流器、電抗器故障時,蓄電池組提供直流電給逆變器,使交流輸出不會有中斷,進(jìn)而達(dá)到保護(hù)負(fù)載的作用。
(3)備用電源模式:
當(dāng)逆變器發(fā)生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時,逆變器會自動切斷以防止損壞,若此時旁路交流電源正常時,靜態(tài)開關(guān)會將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)為由旁路備用電源輸出給負(fù)載使用。
(4)維護(hù)旁路模式:
當(dāng) UPS要進(jìn)行維修或更換電池而且負(fù)載供電又不能中斷時,可以先切斷逆變器開關(guān)然后激活維修旁路開關(guān),再將整流器和旁路開關(guān)切斷。交流電源經(jīng)由維護(hù)旁路開關(guān)繼續(xù)供應(yīng)交流電給負(fù)載,此時,維護(hù)人員可以安全地對UPS 進(jìn)行維護(hù)。
電力系統(tǒng)UPS的一些要求
(1)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方通信系統(tǒng)對變電站十分重要,因此作為電源的UPS系統(tǒng)的可,靠性也有非常高的要求;
(2)綜自系統(tǒng)的負(fù)載大多數(shù)為單相負(fù)載,因此電力系統(tǒng)專用的UPS電源大多數(shù)要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ,容量一般在 60kVA 范圍之內(nèi);
(3)旁路靜態(tài)切換開關(guān)應(yīng)具有自動、手動兩種工作方式,實(shí)現(xiàn)無間斷切換;
(4)由于變電站有 220V或 110V 直流系統(tǒng),并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專用UPS自身不帶蓄電池,直接使用直流系統(tǒng)作為UPS的直流輸入,并且不需要具備充電功能;
(5)電力專用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊抑,制器,如逆止二,級管等,使 UPS 對直流母線的影響盡量小;
(6)UPS電源在帶滿全部設(shè)備后,應(yīng)留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后,不間斷供電維持時間不小于60分鐘。
UPS系統(tǒng)的主要作用有兩方面:
(1)做為重要設(shè)備的交流供電電源,防止市電突然斷電而影響正常工作,給設(shè)備造成損害;
(2)消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質(zhì)量,為計(jì)算機(jī)等提供高質(zhì)量的電源。
UPS的分類
UPS系統(tǒng)主要有有三種類型:后備式、互動式、在線式。
(1)后備式:具備自動穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等功能,轉(zhuǎn)換時間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜;
(2)互動式:具有濾波功能,抗市電干擾能力強(qiáng),轉(zhuǎn)換時間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價格遠(yuǎn)低于在線式;
(3)在線式:結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,性能完善,能夠持續(xù)不中斷輸出純凈正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題;價格高,通常應(yīng)用在關(guān)鍵計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等對電力要求苛刻的環(huán)境中。
UPS的結(jié)構(gòu)
變電站內(nèi)UPS系統(tǒng)一般由電力UPS主機(jī)、旁路穩(wěn)壓柜、輸出饋線柜等三部分組成(小功率時也可三合一)。
結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,簡單說說幾個比較重要的部分的用處。
整流器:
有兩個主要功能:
1,將交流電(AC)變成直流電(DC),經(jīng)濾波后供給逆變器;
2,給蓄電池提供充電電壓,起到一個充電器的作用;
逆變器:
將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC),供給負(fù)載使用;
蓄電池:
UPS用來作為儲存電能的裝置,使其在市電失電時,可以將直流電逆變后,為負(fù)載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電(供電)的時間 ;
靜態(tài)開關(guān):
又稱靜止開關(guān),是用兩個可控硅(SCR)反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān),其閉合和斷開由邏輯控制器控制;
隔離變壓器、穩(wěn)壓器:
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離,穩(wěn)壓器除了隔離之外還有穩(wěn)定電壓的作用;
UPS的四種運(yùn)行模式
UPS有4種運(yùn)行模式,將UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化后示意圖如下:
(1)正常操作模式:
在正常交流電源供應(yīng)下,整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,將市電中的“電源污染”消除,并同時對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,提供更穩(wěn)定的電源給負(fù)載。
(2)停電模式:
當(dāng)交流電源發(fā)生異常或整流器、電抗器故障時,蓄電池組提供直流電給逆變器,使交流輸出不會有中斷,進(jìn)而達(dá)到保護(hù)負(fù)載的作用。
(3)備用電源模式:
當(dāng)逆變器發(fā)生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時,逆變器會自動切斷以防止損壞,若此時旁路交流電源正常時,靜態(tài)開關(guān)會將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)為由旁路備用電源輸出給負(fù)載使用。
(4)維護(hù)旁路模式:
當(dāng) UPS要進(jìn)行維修或更換電池而且負(fù)載供電又不能中斷時,可以先切斷逆變器開關(guān)然后激活維修旁路開關(guān),再將整流器和旁路開關(guān)切斷。交流電源經(jīng)由維護(hù)旁路開關(guān)繼續(xù)供應(yīng)交流電給負(fù)載,此時,維護(hù)人員可以安全地對UPS 進(jìn)行維護(hù)。
電力系統(tǒng)UPS的一些要求
(1)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方通信系統(tǒng)對變電站十分重要,因此作為電源的UPS系統(tǒng)的可,靠性也有非常高的要求;
(2)綜自系統(tǒng)的負(fù)載大多數(shù)為單相負(fù)載,因此電力系統(tǒng)專用的UPS電源大多數(shù)要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ,容量一般在 60kVA 范圍之內(nèi);
(3)旁路靜態(tài)切換開關(guān)應(yīng)具有自動、手動兩種工作方式,實(shí)現(xiàn)無間斷切換;
(4)由于變電站有 220V或 110V 直流系統(tǒng),并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專用UPS自身不帶蓄電池,直接使用直流系統(tǒng)作為UPS的直流輸入,并且不需要具備充電功能;
(5)電力專用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊抑,制器,如逆止二,級管等,使 UPS 對直流母線的影響盡量小;
(6)UPS電源在帶滿全部設(shè)備后,應(yīng)留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后,不間斷供電維持時間不小于60分鐘。