发表于:2006-10-17 09:22:00
7楼
一、UPS的工作原理
UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压、稳频输出的电源保护设备。当市电正常输入时,UPS就将市电稳压后供给负载使用。同时对机内电池充电,把能量储存在电池中,当市电中断(各种原因停电)或输入故障时,UPS即将机内电池的能量转换为220V交流电继续供负载使用,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏.
二、UPS的基本分类与特点
目前市场上已经有不同类型的UPS,按UPS的工作方式可分为后备式、在双变换在线式、在线互动式三大类。
1、 备式UPS电源
它是静止式UPS的最初形式,应用广泛,技术成熟,一般只用小功率范围,电路简单,价格低廉。这种UPS对电压的频率不稳、波形畸变以及从电网侵入的干扰等不良影响基本上没有任何改善:
其工作性能特点:
1) 市电利用率高,可达96%。
2) 输出能力强,对负载电流波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限制。
3) 输出转换开关受切换电流能力和动作时间限制。
4) 输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质。
后附原理方框图----后备式,主要适合于单台电脑使用,家用的也是选此款!价格范围(RMB130-300元)
2、 在线互动式UPS电源
也称为3端口式UPS电源,使用的是工频变压器。从能量传递的角度来考虑,其变压器在3个能量流动的端口;端口1连接市电输入,端口2通过双向变换器与蓄电池相连,端口3输出,市电供电时,交流电经端口1流入变压器,在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头拉入,同时在端口2的双向变换器的作用下借助蓄电池的能量转换共同调节端口3上的输出电压,以此来达到比较好的稳压效果。当市电掉电时,蓄电池通过双向变换器经端口2给变压器供电,维持端口3上的交流输出。在线动式UPS电源在变压器抽头切换的过程中,双向变换器作为逆变器方式工作,蓄电池供电,因此能实现输出电压的不间断。
其工作性能特点:
1) 市电利用率高,可达98%。
2) 输出能力强,对负载电流波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限制。
3) 输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质。
4) 变换器直接接在输出端,并处于热备份状态。对输出电压尖峰干扰有抑制作用。
5) 输入开关存在断开时间,致使UPS输出仍有转换时间,但比后备式小得多。
6) 变换器同时具有充电功能,且其充电能力很强。
7) 如在输入开关与自动稳压器之间串接一电感,当市电掉电时,逆变器可立即向负载供电,可避免输入开关未断开时,逆变器反馈到电网而出现短路的危险。
8) 输出波形为正弦波.
后附原理方框图----在线互动式,主要适合于多台电脑使用,可以保护小型网络及小型服务器,市场上功率型号一般范围1KVA-5KVA,价格是可变的,因为要外配蓄电池,蓄电池的容量大小不同,价格也就不同.根据客户的需求来配置.
3、 双变换在线式UPS电源
它是属于串联功率传输方式。当市电存在时,实现AC->DC转换功能,一方面向DC->AC逆变器提供能量,同时还向蓄电池充电。该整流器多为可控硅整流器,但也有IGBT-PWM-DSP高频变换新一代整流器。当逆变时,完成DC->AC转换功能,向输出端提供高质量电能,无论由市电供电或转向电池供电,其转换时间为零。当逆变器过载或发生故障时,逆变器停止输出,静态开关自动转换,由市电直接向负载供电。静态开关为智能型大功率无触点开关。
其工作性能特点:
1) 不管有无市电供应,负载的全部功率都由逆变器提供,保证高质量的电力输出。
2) 由于全部负载功率都由逆变器提供,因而UPS的输出能力不理想,对负载提出限制条件,如负载电流峰值因数,过载能力,输出功率因数等。
3) 对可控整流器还存在输入功率因数低,无功损耗大,输入谐波电流对电网产生极大的,当然,若使用IGBT-PWM-DSP整流技术成功率因数校正技术,可把输入功率因数提高到接近1。
4) 输出波形是纯正的正弦波
4、 双逆变电压补偿在线式UPS电源--APC的秀康系列的机器就用此技术.
此项技术是近些年提出来的,主要是把交流稳压技术中的电压补偿原理(delta变换)应用到UPS的主电路中,产生一种新的UPS电路结构型式,它属于串并联功率传输。
其工作性能特点:
1) 逆变器(II)监视输出端,并与逆变器(I)参与主电路电压的调整,可向负载提供高质量的电能。
2) 市电掉电时,输出电压不受影响,没有转换时间;当负载电流发生畸变时,由逆变器(II)调整补偿,因而是在线工作方式。
3) 当市电存在时,逆变器(I)与(II)只对输入电压与输出电压的差值进行调整与补偿,逆变器只承担最大输出功率的20%,因而功率余最大。过载能力强。
4) 逆变器(I)同时完成对输入端的功率因数校正功能。输入功率因数可达到0.99,输入谐波电流<3%。
5) 在市电存在时,由于两个逆变器承担的最大功率仅为输出功率的1/5,因此整机效率可达到96%。
6) 在市电存在时,逆变器(II)功率强度仅为额定值的1/5,因此功率器件的可靠性必然大大幅度提高。
7) 由于具有输入功率因数补偿,因而有节能
以后再给高平的兄弟们详细讲解一下DELTA技术再UPS中的应用.此技术目前来看比较先进.
后附原理方框图----在线互动式,主要适合于多台电脑使用,可以保护大型网络及大型服务器,市场上功率型号一般范围1KVA-500KVA,价格是可变的,因为要外配蓄电池,蓄电池的容量大小不同,价格也就不同.根据客户的需求来配置.
在线式的机器又分高频在线和工频在线,高频式便宜很多,体积和重量都小些,带感性负载捎弱一点.工频式价格要贵很多,带感性负载能力比高频式要好一点.
三、UPS电源的选购
UPS一般都是免费保修3年的,用户在挑选UPS电源时,应根据自己的要求来确定挑选标准,选择最适合自身业务需求的UPS,而不是最便宜或最高档。在选购UPS之前,用户应就负载设备所处理资料的重要性、各种用电设备对电源质量的要求、安装与空间要求以及经济预算等因素综合考虑,此外,UPS的重量和体积大小是否合适也是我们在选购时应注意的关键问题。
接下来,用户应了解所需UPS的容量,并考虑未来扩充设备时的总容量。选择有信誉的品牌与制造商也是必不可少的。当然,在购买UPS时还要注意其输出功率、可供电时间长短、输出电压波形、瞬时响应特性、输出频率稳定度、波形失真系数、输出电压稳度、安全性能、可维护性能及价格等诸多问题。简而言之,用户应根据自身的业务需求来选购适当的UPS产品,并从技术性能、服务保证和产品价格3个方面进行考虑。
对供电质量要求很高的计算中心、网管中心等,为确保对负载供电的万无一失,常需要采用以下几种具有“容错”功能的冗余供电系统:
1) 主机-从机型“热备份”冗余供电系统:基结构是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端,万一主机USP出故障,可改由从机UPS带载。这种冗余工作方式由于没有“扩容”功能和可能出现4毫秒的供电中断,其应用范围有限。
2)利用双机冗余供电系统:通过将两台具有相同功率的UPS输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时,由两台UPS各承担1/2负载电流,万一其中一台UPS出故障,则由剩下的一台UPS来承担全部负载。这种并机系统的平均故障工作时间(MTBF)是单机UPS的7-8倍,从而大大提高了系统的可靠性
四、UPS的维护
随着电脑的日益普及,电脑的保护神UPS也得到了广泛的应用。UPS是使用简单但又容易损坏的设备。科学的使用和维护将会延长UPS的寿命。
1) 尽量不接电感性负载。因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3-4倍,这样就会引起UPS的瞬时超载。影响UPS的寿命。电感性负载包括夏天常用的电风扇、冰箱等。
2) 不宜满载或过度轻载。不要按照UPS的额定功率去使用它,不要认为空着的接口不应该闲着而连接其他电器。长期满载状态将直接影响UPS的使命。
3) 保护好蓄电池,UPS的一个非常重要的组成部分就是蓄电池。目前,多数中不型的UPS都采用无需维护的密封式铅酸蓄电池。虽然表面上它不需要维护,但照顾不周,同样会出毛病,何况这种电池还很贵,要求在0-30环境中工作。
4) 定期维护。通常,半年应该给UPS测量一下电池的端电压。如果电压超过1V就应该使用均衡的恒压限流(0.5A)充电。若不奏效,只能换新电池。如果当地长期不停电,必须定期(一般为三个月)人为中断供电,使UPS带负载放电。
5) 注意防雷击。一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。
五、UPS电源的发展趋势
随着新技术不断地被开发出来和在实践中的逐步应用,可以预见:今后UPS电源将向着高频化、智能化、网络化和大容量单机冗余化的方向发展。
高频化:虽然传统在线式的技术已经非常成熟,但由于它本身带有许多无法突破的问题,使其发展前途受限。高频化概念的引入,给UPS的发展带来了许多新的思路和空间,随着高频技术和器件的发展,3KVA及以下的高频在线式UPS的技术和产品已经成熟,其功能和可靠性均应高于传统UPS,高频化对于减小体积、降低成本,以及对非线性负载有更好的响应上起着重要的作用。
智能化:微处理器在UPS上的应用,过去只在大、中型UPS上来用,近年来已逐渐向小型、微型UPS方面发展,其结果是UPS的智能化发展,包括控制、检测、通信。UPS逐渐由计算机管理,并且计算机及外设能“自主”应付一些可能预见到的问题,能进行自动管理和调整,并能将有关信息通过网络传递给操作系统或网络管理员,便于进行远程管理。
网络化:把UPS做为网络家庭一个成员的要求越来越迫切,因为它是网络能正常运行的基础。要求UPS拥有更大的蓄电量、可以同时为多台计算机或其它外设服务,并能够通过某种机制达成负载之间的动态配置。
大容量单机冗余化:由于网络对UPS可靠性的要求越来越高,而解决可靠性的途径除要求元器件本身高可靠外,就是用冗余的方法。小容量UPS的单机内冗余已出现。而大容量的UPS目前还必须通过并机的方法实现。但这样做又会使用户投资太大。但毫无疑问,使用Internet技术监控的UPS系统将成为未来 UPS技术的主流之一。