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浅析不间断电源(UPS)基本原理介绍!
来源:www.fzyzdz.com 发布时间:2020年12月31日
   UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply),是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备,提供不间断的电源。
   

不间断电源


   当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流式电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将电池的直流电能,通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
   
   不间断电源(UPS)是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。它主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
   
   新型UPS中的逆变器大多采用了PWM技术,同时采用了石英晶体振荡控制逆变器的频率,通过电压负反馈电路确保输出电压的稳定。它具有开关电源的一系列优点,通过准确调整脉冲宽度,确保功率稳定输出,同时.开关电源技术的应用,也使其自身损耗大大降低。主要技术指标如下:
   
   (1)额定输出功率和大输出功率;
   
   (2)切换时间;
   
   (3)输出电压稳定度,参考值±0.5%~±2%;
   
   (4)输出频率稳定度,参考值±0.01%~±0.5%;
   
   (5)输出波形纯正(正弦波输出),电压畸变小于1%,不存在潜波失真的问题;
   
   (6)效率高、损耗低。参考指标高于90%;
   
   (7)无故障工作时间。由于微处理器监控技术和科技的IGBT驱动型SPWM等高技术的采用,目前的UPS已达到了级高的靠谱性水平,对于大型UPS电源来讲,其单机的年均无故障工作时间(MTBF)已过20万小时。如果采用双总线输出的多机“冗余”型UPS供电系统,其MTBF甚至可达1000万小时数量级。
   
   UPS分类
   
   (1)被动后备式UPS电源
   
   指逆变器并联连接在市电与负载之间仅简单地作为备用电源使用。此种UPS电源,在市电正常时,负载完全而且是直接地市电供电,逆变器不做任何电能变换,蓄电池由独立的充电器供电;当市电不正常时,负载完全由逆变器提供电能。
   
   被动后备式UPS具有结构简单、价格较廉等优点,运用于某些非重要的负载使用,如家用计算机等。但市电断电时,继电器将逆变器切换至负载,切换时间较长,一般需几个毫秒的间断,所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。
   
   (2)在线互动式UPS电源
   
   指逆变器并联连接在市电与负载之间,起后备电源作用,同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式,与市电相互作用,因此被称为互动式。此种UPS电源,在市电正常时,负载由经改良后的市电供电,同时逆变器作为充电器给蓄电池充电,此时逆变器起AC/DC变换器的作用;而当市电故障时,负载完全由逆变器供电,此时,逆变器起DC/AC变换器的作用。
   
   在线互动式UPS具有结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机靠谱性高等优点,性能满足某些负载要求,特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。此种电源缺点是稳压性能不高,尤其动态响应速度低,其次抗干扰能力不强,电路会产生谐波干扰和调制干扰。
   
   (3)双变换式UPS电源
   
   指逆变器串联连接在交流输入与负载之间,电源通过逆变器连续地向负载供电。此种UPS电源其供电方式如下:市电正常时,市电经过整流器、逆变器向负载供电;市电不正常时,由蓄电器经逆变器向负载供电。
   
   双变换式UPS是UPS电源的主流产品,具有性能好、电压稳定度与频率稳定度高、功能强、具有热备份连接和并联冗余联结的功能等优点,其不足之处是当容量少于10kVA以下,其整机效率不高,一般在85%左右。
   
   注意事项
   
   因为其逆变器和蓄电池工作的特殊性,UPS电源的安装和使用须有一套严格、科学的操作规程,才能提高工作稳定性,减少设备故障率,真正地做到设备供电不间断。
   
   (1)UPS电源的安装环境应避免阳光直射,并留有足够的通风空间,保持工作环境的温度不高于25℃。如果工作环境温度过25℃,每温升增加10℃,电池的寿命就会缩短一半左右。
   
   (2)不宜在UPS电源的输出端使用大功率可控硅负载、可控硅桥式整流或半波整流型负载,此类负载易造成逆变器末级驱动晶体管被烧毁。
   
   (3)严格按照正确的开机、关机顺序进行操作,避免因负载突然增加或突然减少时,UPS电源的电压输出波动大,从而使UPS电源无法,正常工作。
   
   (4)禁止频繁地关闭和开启UPS电源,一般要求在关闭UPS电源后,至少等待30秒钟后才能开启UPS电源。因为造成中小型UPS电源高发故障的原因是:用户频繁的开机或关机,UPS电源带负载进行逆变器供电和旁路供电切换期。
   
   (5)实践证明:对于绝大多数UPS电源而言,将其负载控制在50%~60%额定输出功率范围内是具佳工作方式。禁止负载使用,厂家建议:UPS电源的大启动负载建议控制在80%之内,如果载使用,在逆变状态下,时常会击穿逆变三级管。不宜过度轻载运行,这种情况容易因为电池放电电流过小造成电池失效。
   
   (6)定期对UPS电源进行维护工作:观察工作指示灯状态、除尘,测量蓄电池电压,更换不合格电池,检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
   
   (7)UPS电源比较适合于带微电容性负载,不适合于带电感性负载,如空调、电动机、电钻、风机等。如果UPS电源负载为电阻性或电感性负载时,必须酌情减小其负载量以免载运行。