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UPS的工作原理及种类

发布时间:2021-07-16 16:41人气:
 
       ( 1 ) UPS的工作原理
 
       UPS电源一般是由常用电源和备用电源通过转换开关组合而成,它们之间由逻辑电路进行控制,以***在电网正常或停电状态下,整个系统都能***地工作。当市电正常时, UPS相当于一台交流稳压电源,它将市电稳压后再供给计算机,与此同时,它还向UPS内蓄电池充电。当市电突然中断时, UPS立刻转为逆变工作状态,小容量的UPS一般能持续供电5 ~ 20min ,所以能***计算机系统的正常退出,使软硬件不受损失。图5-39为电源UPS原理图。
       ( 2 ) UPS的种类

       UPS的分类方法多种多样,按功率大小可以分为大、中、小三种功率容量;按输出波形可以分为方波、梯形波或者正弦波;按输入输出方式可以分为单相入单相出、三相入单相出或三相入三相出;按工作原理还可以分为动态UPS和静态UPS两大类。动态不间断电源是依靠惯性飞轮存储的动能来维持负载电能供应的连续性的,这种不间断电源具有笨重、噪声大、效率低、切换时间长等缺点,已被静态不间断电源所取代。静态UPS以蓄电池组为储能工具,市电正常时交流市电经整流后变为直流电并将电能存储在蓄电池组中, 当市电中断时再由逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电来维持向负载供电。根据工作方式的不同, 静态UPS又可分为后备式UPS、在线式UPS、在线互动式UPS和Delta变换型UPS四种类型,下面分别加以介绍。
 
       ①后备式UPS。后备式UPS主要由充电器、蓄电池、逆变器和变压器抽头调压式稳压电源四部分组成。后备式UPS的工作原理如图5-40所示。后备式UPS具有电路简单、成本低、***性高的优点,但是其输出电压稳定精度差,市电掉电时负载供电有一段时间的中断。另外受切换电流和动作时间的限制,输出功率-般较小,一般后备 式正弦波输出UPS ,容量在2kV A以下,后备式方波输出UPS容量在1kV.A以下。

       ②在线互动式UPS。在线互动式UPS ,与在线式UPS相比,它省去了整流器和充电器,而由一个身兼二职的逆变器/充电器模块配以蓄电池组构成其原理框图如图5-41所示。
       在线互动式UPS具有效率高(可达98 %以上)、结构简单、成本低、***性高的优点,但是它大部分时间由市电直接给负载供电,输出电压质量差,市电掉电时交流旁路开关存在断开时间,导致UPS输出存在一定时间的电能中断。
 
       ③Delta变换型UPS。Delta变换型UPS 又称串并联UPS ,它主要由低通滤波器、Delta变换器和主变换器构成,其原理框图如图5-42所示。

       Delta变换型UPS的优点是:

       ①负载电压由主变换器的输出电压决定,输出电能质量好;

       ②主变换器和Delta变换器只对输出电压的差值进行调整和补偿,它们承担的***大功率仅为输出功率的20% (相当于输入市电电压的变化范围) , 所以整机效率高,功率余量大,系统抗过载能力强;

       ③输入功率因数高,可达99% ,输入谐波电流小。但是Delta变换型UPS主电路和控制电路相对复杂,***性差。
 
       ④在线式UPS.在线式UPS又称串联调整式UPS ,目前绝大多数大中型UPS都是在线式的。

       在线式UPS一般由整流器、充电器、蓄电池组和逆变器等部分组成,其原理框图如图5-43所示。
       在线式UPS的特点是:

       ①不论市电正常与否,负载都由逆变器供电,所以当市电发生故障的瞬间, UPS的输出电压不会产生任何间断;

       ②由于UPS逆变器采用高频SPWM调制和输出波形的反馈控制,可以向负载提供电压稳定度高、波形畸变小、频率稳定以及动态响应速度快的高质量的电能;

       ③全部负载功率都由逆变器提供,输出能力受限制;

       ④整流器和逆变器都承担全部负载功率,整机效率比较低。

       从以上分析可以看出,按技术性能优劣排序,其顺序应为:在线式UPS> Delta变换型UPS >在线互动式UPS>后备式UPS。

       理想的UPS需要具有以下特性:

       ①输入有很高的功率因数;

       ②输出电压的谐波畸变率很低,特别是在非线性负载下的总谐波畸变率;

       ③输出电压有很高稳定度,包括幅值和频率的稳定;

       ④系统的动态响应速度非常快;

       ⑤系统有很强抗过载能力和抗负载冲击能力,包括人为的自然灾害;

       ⑥系统有低的电磁干扰,低的维护费用,低成本,重量轻,体积小;

       ⑦可多机并联运行以实现冗余式UPS供电系统。

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