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淺析不間斷電源(UPS)基本原理介紹!
來源:www.jnmldz.com 發(fā)布時(shí)間:2020年12月31日
   UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply),是一種含有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對電源穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備,提供不間斷的電源。
   

不間斷電源


   當(dāng)市電輸入正常時(shí),UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用,此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器,同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí), UPS 立即將電池的直流電能,通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護(hù)。
   
   不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接,通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。它主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。
   
   新型UPS中的逆變器大多采用了PWM技術(shù),同時(shí)采用了石英晶體振蕩控制逆變器的頻率,通過電壓負(fù)反饋電路確保輸出電壓的穩(wěn)定。它具有開關(guān)電源的一系列優(yōu)點(diǎn),通過準(zhǔn)確調(diào)整脈沖寬度,確保功率穩(wěn)定輸出,同時(shí).開關(guān)電源技術(shù)的應(yīng)用,也使其自身損耗大大降低。主要技術(shù)指標(biāo)如下:
   
   (1)額定輸出功率和大輸出功率;
   
   (2)切換時(shí)間;
   
   (3)輸出電壓穩(wěn)定度,參考值±0.5%~±2%;
   
   (4)輸出頻率穩(wěn)定度,參考值±0.01%~±0.5%;
   
   (5)輸出波形純正(正弦波輸出),電壓畸變小于1%,不存在潛波失真的問題;
   
   (6)效率高、損耗低。參考指標(biāo)高于90%;
   
   (7)無故障工作時(shí)間。由于微處理器監(jiān)控技術(shù)和科技的IGBT驅(qū)動(dòng)型SPWM等高技術(shù)的采用,目前的UPS已達(dá)到了級高的靠譜性水平,對于大型UPS電源來講,其單機(jī)的年均無故障工作時(shí)間(MTBF)已過20萬小時(shí)。如果采用雙總線輸出的多機(jī)“冗余”型UPS供電系統(tǒng),其MTBF甚至可達(dá)1000萬小時(shí)數(shù)量級。
   
   UPS分類
   
   (1)被動(dòng)后備式UPS電源
   
   指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間僅簡單地作為備用電源使用。此種UPS電源,在市電正常時(shí),負(fù)載完全而且是直接地市電供電,逆變器不做任何電能變換,蓄電池由獨(dú)立的充電器供電;當(dāng)市電不正常時(shí),負(fù)載完全由逆變器提供電能。
   
   被動(dòng)后備式UPS具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較廉等優(yōu)點(diǎn),運(yùn)用于某些非重要的負(fù)載使用,如家用計(jì)算機(jī)等。但市電斷電時(shí),繼電器將逆變器切換至負(fù)載,切換時(shí)間較長,一般需幾個(gè)毫秒的間斷,所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不應(yīng)選用被動(dòng)后備式UPS電源。
   
   (2)在線互動(dòng)式UPS電源
   
   指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間,起后備電源作用,同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電。通過逆變器的可逆運(yùn)行方式,與市電相互作用,因此被稱為互動(dòng)式。此種UPS電源,在市電正常時(shí),負(fù)載由經(jīng)改良后的市電供電,同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電,此時(shí)逆變器起AC/DC變換器的作用;而當(dāng)市電故障時(shí),負(fù)載完全由逆變器供電,此時(shí),逆變器起DC/AC變換器的作用。
   
   在線互動(dòng)式UPS具有結(jié)構(gòu)較簡單、實(shí)施方便、且易于并聯(lián)、便于維護(hù)和維修、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、整機(jī)靠譜性高等優(yōu)點(diǎn),性能滿足某些負(fù)載要求,特別適用于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)設(shè)備采用分布式供電的系統(tǒng)。此種電源缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高,尤其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低,其次抗干擾能力不強(qiáng),電路會(huì)產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。
   
   (3)雙變換式UPS電源
   
   指逆變器串聯(lián)連接在交流輸入與負(fù)載之間,電源通過逆變器連續(xù)地向負(fù)載供電。此種UPS電源其供電方式如下:市電正常時(shí),市電經(jīng)過整流器、逆變器向負(fù)載供電;市電不正常時(shí),由蓄電器經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。
   
   雙變換式UPS是UPS電源的主流產(chǎn)品,具有性能好、電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度高、功能強(qiáng)、具有熱備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點(diǎn),其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA以下,其整機(jī)效率不高,一般在85%左右。
   
   注意事項(xiàng)
   
   因?yàn)槠淠孀兤骱托铍姵毓ぷ鞯奶厥庑裕琔PS電源的安裝和使用須有一套嚴(yán)格、科學(xué)的操作規(guī)程,才能提高工作穩(wěn)定性,減少設(shè)備故障率,真正地做到設(shè)備供電不間斷。
   
   (1)UPS電源的安裝環(huán)境應(yīng)避免陽光直射,并留有足夠的通風(fēng)空間,保持工作環(huán)境的溫度不高于25℃。如果工作環(huán)境溫度過25℃,每溫升增加10℃,電池的壽命就會(huì)縮短一半左右。
   
   (2)不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負(fù)載、可控硅橋式整流或半波整流型負(fù)載,此類負(fù)載易造成逆變器末級驅(qū)動(dòng)晶體管被燒毀。
   
   (3)嚴(yán)格按照正確的開機(jī)、關(guān)機(jī)順序進(jìn)行操作,避免因負(fù)載突然增加或突然減少時(shí),UPS電源的電壓輸出波動(dòng)大,從而使UPS電源無法,正常工作。
   
   (4)禁止頻繁地關(guān)閉和開啟UPS電源,一般要求在關(guān)閉UPS電源后,至少等待30秒鐘后才能開啟UPS電源。因?yàn)樵斐芍行⌒蚒PS電源高發(fā)故障的原因是:用戶頻繁的開機(jī)或關(guān)機(jī),UPS電源帶負(fù)載進(jìn)行逆變器供電和旁路供電切換期。
   
   (5)實(shí)踐證明:對于絕大多數(shù)UPS電源而言,將其負(fù)載控制在50%~60%額定輸出功率范圍內(nèi)是具佳工作方式。禁止負(fù)載使用,廠家建議:UPS電源的大啟動(dòng)負(fù)載建議控制在80%之內(nèi),如果載使用,在逆變狀態(tài)下,時(shí)常會(huì)擊穿逆變?nèi)壒堋2灰诉^度輕載運(yùn)行,這種情況容易因?yàn)殡姵胤烹婋娏鬟^小造成電池失效。
   
   (6)定期對UPS電源進(jìn)行維護(hù)工作:觀察工作指示燈狀態(tài)、除塵,測量蓄電池電壓,更換不合格電池,檢查風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況及檢測調(diào)節(jié)UPS的系統(tǒng)參數(shù)等。
   
   (7)UPS電源比較適合于帶微電容性負(fù)載,不適合于帶電感性負(fù)載,如空調(diào)、電動(dòng)機(jī)、電鉆、風(fēng)機(jī)等。如果UPS電源負(fù)載為電阻性或電感性負(fù)載時(shí),必須酌情減小其負(fù)載量以免載運(yùn)行。