什么是UPS? UPS - Uninterrupted Power System 利用電池化學能作為后備能量,，在市電斷電等電網(wǎng)故障時,，不間斷地為用戶設備提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。
UPS的發(fā)展史 初期的不間斷電源裝置是旋轉型的,它是采用柴油發(fā)電機(以下簡稱“油機”)一電動機一發(fā)電機組來實現(xiàn)電能的,。變換在正常情況下,，市電供給電動機，電動機去帶動發(fā)電機,，把發(fā)電機發(fā)出的電供給負載,。電源系統(tǒng)中的飛輪慣性很大，它是一個貯能裝置,，當市電發(fā)生斷電時,，電動機就停止運行，這時靠飛輪的慣性使發(fā)電機繼續(xù)發(fā)電,，同時立即起動油機供電,，從而使負載不斷電。這種不間斷電源裝置運行穩(wěn)定可靠,、維護簡單,，方便但笨重，效率低噪聲大,，操作控制也不靈活 ,。 ·由于電力半導體器件的發(fā)展，特別是可控硅制造工藝的不斷改進,，質量不斷提高,，價格逐步降低，便開展對靜止型不間斷電源裝置的研制,。于是在60年代初,，出現(xiàn)了用可控硅制成的靜止型不間斷電源裝置，它以可控硅組成電能變換電路 用蓄電池作為貯能元件,，當市電發(fā)生斷電時,，由蓄電池代替整流器向逆變器供電，從而使負載不斷電,。它與旋轉型電源裝置相比,，沒有電動機、發(fā)電機和飛輪之類的旋轉體，因此具有重量輕,、效率高,、噪聲小、操作控制靈活等優(yōu)點,。但它過載能力差,，系統(tǒng)結構也比較復雜，維護技術要求高,。從60年代到70年代,，這種不間斷電源裝置發(fā)展得很快，使用也很廣泛,。它采用了波形疊加技術,，主電路采用可控硅。由于可控硅不能自關斷,，因此逆變器需要換向電路,，同時逆變器輸出的電壓需要進行濾波，而換向電路和交流濾波電路都是出電感和電容所組成,。它們的出現(xiàn)不但增大了體積,，而且慣性大，使電源裝置輸出的動態(tài)性能變差,，同時由于大電流可控硅頻繁地工作,，使電網(wǎng)波形變差干擾其他用戶 。 到了80年代,，就利用自關斷的巨型功率晶體管(UR)來制作成實用的靜止型不間斷電源裝置,，這樣既省去了換向電路，簡化了主回路,，減小了體積,，提高了效率，改善了動態(tài)性能,，也提高了可靠性,。但由于功率晶體管是一種少數(shù)載流子工作的半導體器件，它要求的驅動電流較大,，對器件各參數(shù)的選擇也要求嚴格,，隨后又發(fā)展到利用自關斷的功率場效應晶體管。 (MosFET)來制作成實用的靜止型不間斷電源裝置,。功率場效應晶體管是多數(shù)載流子工作的器件,，它采用電壓驅動。因此沒有存儲時間,，從關斷到開通的速度很快,。所需的驅動功率也小,，所以用功率晶體管和功率場效應晶體管制作成的靜止型不問斷電源裝置，目前使用得很廣泛 ,。 到了90年代,，就利用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)來制作成實用的靜止型不間斷電源裝置，絕緣柵雙極晶體管是一種由雙極晶體管和功率場效應晶體管的組合器件,，既具有功率場效應晶體管的柵極電壓可控的特性和快速開關的特性,，又具有雙極晶體管的大電流處理能力和低飽和壓降的特點，因此用它制成的不間斷電源裝置具有廣闊的發(fā)展前途,。 為什么使用UPS? 對于精密負載設備來講,如大型數(shù)據(jù)中心,、電信移動計費中心,、銀行證券等金融系統(tǒng)的電腦網(wǎng)絡,、醫(yī)療設備、工業(yè)控制儀器等,。上述市電問題會引起數(shù)據(jù)丟失,，設備壞或死機停止工作等影響用戶的正常工作 。 由于供電網(wǎng)絡和負載的復雜性,，以及自然界雷擊等因素的影響,，供給負載的交流電并不是穩(wěn)定的標準正波，會出現(xiàn)各種不良現(xiàn)象,，這些市電問題分類如下 :
電源中斷--給用戶造成各種經(jīng)濟損失 1,，數(shù)據(jù)丟失，通信中斷,，商機延誤.直接損失以每分鐘5000-100000元 2,，設備停運，儀表失靈,，手術中斷間接經(jīng)濟損失無法估量 電源污染--嚴重影響網(wǎng)絡安全和運行效率 瞬態(tài)尖峰,、電源浪涌、高壓脈沖,、造成服務器,、路由器、磁盤陣列等設備硬件損壞 諧波污染,、線間噪聲,、頻率漂移造成網(wǎng)絡傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下 UPS的四大功能 1,、 不停電功能 解決電網(wǎng)停電問題 2,、 交流穩(wěn)壓功能 解決網(wǎng)壓劇烈波動問題 3、 凈化功能 解決電網(wǎng)與電源污染問題 4,、 管理功能 解決交流動力維護問題 UPS的功能及地位演化
哪些行業(yè)需要UPS ? 銀行系統(tǒng),、證券系統(tǒng),、保險系統(tǒng)、財政系統(tǒng),、稅務系統(tǒng),、公安系統(tǒng)、郵政系統(tǒng),、教育系統(tǒng),、鐵路系統(tǒng)、電力系統(tǒng) UPS分類和工作原理 按工作原理不同,，UPS分為: 離線式(后備式UPS,、互動式UPS) 在線式UPS 按供電體系不同，UPS分為: 單進單出UPS 三進單出UPS 三進三出UPS 按輸出功率不同,，UPS分為: 微型 <6kVA 小型 6-20kVA 中型 20-100KVA 大型 >100kVA 按電池位置不同,，UPS分為: 電池內置式UPS(標準機型) 電池外置式UPS(長延時機型) 按多機運行方式不同，UPS分為: 串聯(lián)熱備份UPS(用于中小功率機器) 交替串聯(lián)熱備份UPS(中小UPS) 直接并聯(lián)UPS (用于中大功率) 按變壓器特點不同,，UPS分為: 高頻UPS(高頻機) 工頻UPS(工頻機) 按輸出波形不同,，UPS分為: 方波輸出UPS 階梯波(準正弦波)UPS 正弦波輸出UPS UPS的基本原理 后備式UPS運行原理 有市電時，市電通過開關后直接供給負載,，逆變器不工作;另外,，市電通過充電器給電池充電。 停電后,，啟動逆變器,，把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給負載。
其特點是結構簡單,、體積小,、成本低，但輸入電壓范圍窄,、輸出電壓穩(wěn)定精度差,、有切換時間，且輸出波形一般為方波 動式UPS運行原理 在線互動UPS與后備式比,，主要區(qū)別在于:逆變器與充電器合二為一;輸出通過變壓器的抽頭跳變,，實現(xiàn)分段穩(wěn)壓
在線互動式UPS 在市電正常時，直接由市電向負載供電,。當市電偏低或偏高時,，通過UPS內部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出。當市電異?；蛲ｋ姇r,，通過轉換開關轉為電池逆變供電。其特點是:有較寬的輸入電壓范圍,、噪音低,、體積小等特點,。但同樣存在切換時間 。 在線式UPS運行原理 不管電網(wǎng)電壓是否正常,，負載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路,，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)
在線式UPS，在市電正常時,，由市電進行整流,，提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負載提供交流電,。在市電異常時,，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態(tài),，保證無間斷輸出,。其特點:是有極寬的輸入電壓范圍，無切換時間,，且輸出電壓穩(wěn)定,，精度高,，特別適合對電源要求較高的場合,，但是成本較高 Delta變換UPS運行原理 Delta變換器和補償變壓器實現(xiàn)穩(wěn)壓功能，主變換器是雙向變換器,。不能穩(wěn)定頻率,。
四種UPS的比較
來源:網(wǎng)絡 |
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