UPS不間斷電源系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器,本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發(fā)生變化時(該變化應滿足系統(tǒng)要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就像接了一只大容器電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成,頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護,設計了系統(tǒng)工作開關(guān),主機自檢故障后的自動旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。
在電網(wǎng)電壓工作正常時,給負載供電如圖所示,而且,同時給儲能電池充電;當突發(fā)停電時,UPS不間斷電源開始工作,由儲能電池供給負載所需電源,維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當由于生產(chǎn)需要,負載嚴重過載時,由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電(如虛線所示)。
工作過程:
當市電正常為380/220VAC時,直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓,同時市電經(jīng)整流后對電池充電。
當任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。
當電池能量即將耗盡時,不間斷電源發(fā)出聲光報警,并在電池放電下限點停止逆變器工作,長鳴告警。
不間斷電源還有過載保護功能,當發(fā)生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態(tài),并在負載正常時自動返回。當發(fā)生嚴重超載(超過200%額定負載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài),此時前面輸入空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關(guān),重新開機即開始恢復工作。
ups電源分類
按其工作原理分
UPS不間斷電源可分為后備式、在線式以及在線互動式三種。
?。?) 后備式UPS
平時處于蓄電池充電狀態(tài),在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài),將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出,因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS不間斷電源的優(yōu)點是:運行效率高、噪音低、價格相對便宜,主要適用于市電波動不大,對供電質(zhì)量要求不高的場合,比較適合家庭使用。然而這種UPS不間斷電源存在一個切換時間問題,因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場所。不過實際上這個切換時間很短,一般介于2至10毫秒,而計算機本身的交換式電源供應器在斷電時應可維持10毫秒左右,所以個人計算機系統(tǒng)一般不會因為這個切換時間而出現(xiàn)問題。后備式UPS不間斷電源一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘,主要是讓您有時間備份數(shù)據(jù),并盡快結(jié)束手頭工作,其價格也較低。對不是太關(guān)鍵的電腦應用,比如個人家庭用戶,就可配小功率的后備式UPS。
?。?) 在線式UPS
這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài),它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計算機。在線式UPS不間斷電源在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾;在停電時則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作,因此不存在切換時間問題,適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UPS不同于后備式的一大優(yōu)點是供電持續(xù)長,一般為幾個小時,也有大到十幾個小時的,它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作,顯然,由于其功能的特殊,價格也明顯要貴一大截。這種在線式UPS不間斷電源比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè),因為這些領(lǐng)域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。
?。?) 在線互動式UPS
這是一種智能化的UPS不間斷電源,所謂在線互動式UPS,是指在輸入市電正常時,UPS的逆變器處于反向工作(即整流工作狀態(tài)),給電池組充電;在市電異常時逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài),將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出,因此在線互動式UPS也有轉(zhuǎn)換時間。同后備式UPS相比,在線互動式UPS的保護功能較強,逆變器輸出電壓波形較好,一般為正弦波,而其最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能,可以方便地上網(wǎng),進行UPS不間斷電源的遠程控制和智能化管理??勺詣觽蓽y外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi),如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓,提供比較穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。而且它與計算機之間可以通過數(shù)據(jù)接口(如RS-232串口)進行數(shù)據(jù)通訊,通過監(jiān)控軟件,用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UPS狀況,簡化、方便管理工作,并可提高計算機系統(tǒng)的可靠性。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS不間斷電源供電質(zhì)量高的優(yōu)點,但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想,不適合做常延時的UPS電源。
按其結(jié)構(gòu)分
UPS一般分為直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)兩大類。
(1) 直流UPS
直流UPS不間斷電源由兩個基本單元組成。分別是整流器、蓄電池。
其工作過程是:當市電正常時,電流通過整流器向負載供電,同時整流器給蓄電池充電。電流路徑是1路市電——整流器——負載,2路路市電——整流器——蓄電池。當市電故障或整流器故障時,通過控制電路自動切換使蓄電池為負載供電,電流流向為蓄電池——負載。
?。?) 交流UPS
交流UPS不間斷電源由三個基本單元組成。分別是整流器、蓄電池和逆變器。
其工作過程是:當市電正常時,電流通過整流器、逆變器向負載供電,同時整流器給蓄電池充電。電流路徑是1路:市電——整流器——逆變器——負載,2路:市電——整流器——蓄電池。當市電故障或整流器故障時,通過控制電路自動切換使電池為負載供電,電流流向為蓄電池——逆變器——負載。
從備用時間分
UPS不間斷電源分為標準型和長效型兩種。
一般來說,標準型機內(nèi)帶有電池組,在停電后可以維持較短時間的供電(一般不超過25分鐘);長效型機內(nèi)不帶電池,但增加了充電器,用戶可以根據(jù)自身需要配接多組電池以延長供電時間,廠商在設計時會加大充電器容量或加裝并聯(lián)的充電器。
其他分類
此外,UPS不間斷電源的分類還有其他一些簡單的分類,比如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)型UPS和靜止型UPS;從應用領(lǐng)域分為商業(yè)用UPS和工業(yè)用UPS;從輸出電壓的相數(shù)分為單相UPS和三相UPS;從容量分為大容量UPS(大于100KVA)、中容量UPS(10-100 KVA)和小容量UPS(小于10 KVA)。
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