什么是不间断电源

乐多 2022-10-24 22:11:11
问答

不间断电源(UPS)就是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源,主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应,还广泛应用于矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、应急照明系统等各个领域。

不间断电源它伴随着计算机的诞生而出现,是计算机常用的外围设备之一。实际上,UPS 是一种含有储能装置,并以逆变器为主要组成部分的恒压不间断电源 UPS 在其发展初期,仅被视为一种备用电源,后来.由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题,使计算机等设备的电子系统受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果,引起巨大的经济损失因此,UPS 日益受到重视,并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电浪涌等功能的电力保护系统。

不间断电源 Uninterruptible power supply

什么是不间断电源

UPS 不间断电源,简单点说,就是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。还广泛应用于矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、应急照明系统等各个领域。

UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,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。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它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。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 就是一台交流市电稳压器,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,通过逆变零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。

UPS 的作用

  1. 电网电压正常时,市电电压通过 UPS 稳压后供应给负载使用,性能好的 UPS 本身就是良好的交流稳压器,同时改善电源质量;同时它还对机内的电池进行充电,储存后备能量。
  2. 电网电压异常时(欠压、过压、掉电、干扰等)UPS 的逆变器将电池的直流电能转换为交流电能维持对负载的供电。
  3. UPS 在电网供电和电池供电之间自行切换,确保对负载的不间断供电。而且可以根据设备的精密程度来选择可承受的切换时间。

不间断电源的工作原理

UPS 基本组成

UPS 由整流器、逆变器、蔷电池、静态开关以及旁路装置等部件组成。

UPS 工作模式

UPS 具有三种工作模式:正常模式、电池模式以及旁路模式。

正常模式

在 IF 常模式时,输入电源通过输入开关送到整流器的输入端,整流器将送来的 AC 转成 I)C 输出,整流器的 DC 输出送到逆变器输入端,逆变器将 DC 转成经过规整的 AC 输出。

在正常模式中,整流器输出的直流电源对储能电池组进行浮充。电池总是连 UPS,随时准备在整流器失效时起用。同时净化功能由储能电池来完成,储能电池除可仔储直流直能的功能外,对整流器来说就像接了一只大容器电容器,由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能。

电池模式

在输入故障或输入电源电压或频率超出容限(参照输入技术参数)时,UPS 自动起用电池模式。如果这些情况出现,整流器关闭,进入逆变器的 Dc 将从整流器转由电池供给。输入一一旦恢复正常,整流器就开机并带上负载,并开始对电池充电。同时,电池容量的大小直接决定 UPS 在交流停电时能够保证不问断输出的时间长短,当电池放电至低电压时会发出告警,而一旦电池放电至电压达到保护值时,为保护电池避免过放电造成永久损伤,UPS 就会关闭输出。

旁路模式

当逆变器故障或不能支撑负载时,为确保负载不断电,UPS 将转旁路。旁路模式时,系统输出直接从旁路输入取得。此模式中,系统输出没有电源波动、尖峰脉冲、断电保护。同样也没有滤波、调整、电池支撑。

UPS 整流器工作原理

整流器可以把输入的市电或油机电的交流电能变为直流电能,为逆变器和蓄电池提供能量。

UPS 整流器多采用可控硅整流器。按整流器晶闸管数量的不同,工频机通常分为 6 脉冲整流和 12 脉冲整理两种类型。6 脉冲指以 6 个晶闸管组成的全桥整流,6 个开关脉冲对 6 个晶闸管分别控制,在一个交流周期内,输出六个半波,所以叫 6 脉冲整流。12 脉冲整流器是在一个基本 6 脉冲整流器的基础上移相 300 叠加一个 6 脉冲整流器,它的直流输出电压更平滑,谐波频率更高,谐波幅值更小,滤波更容易。大功率 UPS 多采用 12 脉冲整流器。

UPS 逆变器工作原理

逆变器是 UPS 的主要组成部分。UPS 整流器已将输入的交流电压变成直流电压,而负载所需的是交流电压,就必须有一种电路再将该直流电压变回交流,执行这个任务的装置就叫逆变器。逆变器电路的种类很多,在 UPS 中常见的有推挽变换器、半桥逆变器、全桥逆变器、双向变换器等。

UPS 蓄电池

大、中型 UPS 系统中一般多使用的是阀控密封铅酸蓄电池。而且由于大、中型 UPS 系统的直流母线电压很高,一般为 400V 左右,所以都采用蓄电池组。现阶段,UPS 大都把蓄电池组直接挂在 UPS 整流后的直流母线上,利用整流器直接充电,这就要求整流功率要远大于逆变功率,一般整机功率的 20%设计为电池的充电功率;有的则需外加充电器,实现电池管理。它们都应注意充电功率和电池容量的搭配问题。

不间断电源选购须知

  1. 首先要确定您的设备是多大功率的,一般来讲普通 PC 机或工控机的功率在 200W 左右,苹果机在 300W 左右,服务器在 300W 与 600W 之间,其他设备的功率数值可以参考该设备的说明书。
  2. 其次应了解 UPS 的额定功率有两种表示方法:视在功率(单位 VA)与实际输出功率(单位 W),由于无功功率的存在所以造成了这种差别,两者的换算关系为:视在功率*功率因数=实际输出功率。
  3. UPS 通常分为工频机和高频机两种。工频机由可控硅 SCR 整流器,IGBT 逆变器,旁路和工频升压隔离变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频 50Hz,顾名思义叫工频 UPS。

高频机通常由 IGBT 高频整流器,电池变换器,逆变器和旁路组成,IGBT 可以通过控制加在其门极的驱动来控制 IGBT 的开通与关断,IGBT 整流器开关频率通常在几 K 到几十 KHz,甚至高达上百 KHz,相对于 50Hz 工频, 称之为高频 UPS。

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