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UPS电源综述:对UPS的解读、监控与保养(整理)

2013-11-13 00:08
来源: 电源网

  由于电子与互联网技术的发展,现在人们的许多信息资料都储存在各个服务器中,特别是云数据的兴起,或许以后我们的生活,办公,个人信息等资料也都将以数据的形式存在于互联网服务器中。这就使得我们对网络的稳定性和网络电源等持续稳定提出很大的要求。很多行业需要能保证在任何情况下都能有正常的供电,这里就需要UPS供电系统了。

  UPS电源系统设备技术是指依托先进功率转换技术、数字控制技术、高频开关变换技术、脉宽调制技术、电磁兼容技术、冗余并机技术、智能充放电技术、网络技术、驱动技术和新工艺技术等的一门综合技术。

  UPS电源已从上世纪60年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路,并且还在继续发展。

  虽说各企业配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同,但其原理和主要功能基本相同。  目前,UPS电源一般均指静止式UPS电源,按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类,按照UPS电源功率的大小和应用领域有以下的分类方式:

  1.按照UPS功率大小分类,UPS电源系统按其应用的功率可分为:大、中、小三个分区类别。小功率UPS电源系统定义为:功率小于3kVA的UPS电源产品;中等功率UPS电源系统定义为:大于等于3kVA同时小于10kVA的UPS电源产品;大功率UPS电源系统定义为:大于或等于10kVA的UPS电源产品。

  2.按照UPS应用领域分类:信息设备用UPS电源系统设备。

  UPS电源的工作原理

  1、ups不间断电源的组成

  UPS电源系统由4部分组成:整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比。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,也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制。

  在电网电压工作正常时,给负载供电如所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池工给负载所需电源,维持正常的生产;当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电。

  UPS电源系统主要分两大部分,主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分,并与负载属那种性质有关,因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同,通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短,这个时间因各企业情况不同而不同,主要由备用电源的接入时间来定,通常在几分钟或几个小时不等。

  2、ups不间断电源工作原理

  AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击。

  DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作。

  控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。不间断电源工作原理框图如图2所示。

  3、ups不间断电源工作过程

  当市电正常380Vac时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220Vac交流电压,同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作,避免在过载或欠载下运行,电源在开机前,首先计算负载容量。

  UPS电源的发展状况

  近几年,境外主要电源供应商逐渐看好中国电力电子电源市场,纷纷把重点转向中国内地。在UPS电源产品方面有山特、APC、爱克赛、梅兰日兰、三菱等;在通信开关电源方面有爱立信、西门子、美国的Vicor、腾讯科技、朗讯、日本的新电元等。中国台湾地区的电源生产厂商也在内地设厂生产,如台达公司在东莞、上海、天津都设立了工厂。

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