不间断电源

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不间断电源(Uninterruptible Power System,UPS)

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什么是不间断电源

  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。

不间断电源的功能[1]

  l、不停电功能:当电网故障停电时,UPS系统中的电池组经过IGBT逆变后将电源供给用户终端。

  2、交流稳压功能:电网电能经过UPS的整流后,变为直流电源,再经过逆变器变为交流电源输出,输出电源具有稳定的电压频率

  3、净化功能:谐波对电网造成很大污染,通过IGBT整流可以提高电源效率减少谐波。

不间断电源的工作原理[1]

  1、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。

  2、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。

  (1)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。

  (2)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。

  (3)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。

  3、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。

  4、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。

  5、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。

不间断电源的应用[1]

  l、考虑UPS的备用时间

  UPS依备用时间可分为标准型及长效型。标准型UPS备用时间为5—15分钟,长效型为1-8小时。选用UPS时,根据UPS的应用场合来选用UPS。当然,在一些重要场所应用的UPS一般都连接有备用输入电源,即柴油机发电机组,市电断电时,柴油发电机组就会启动提供输入电源。

  2、UPS所带负载类型

  一般UPS不推荐带接纯感性、纯容性负载。例如电动机、空调、复印机等。而且也不能接半波整流型负载。UPS适合带阻容性(如电脑)、阻性、微感性负载。

参考文献

  1. 1.0 1.1 1.2 姚亚磊.UPS不间断电源的原理及应用[J].中国科技博览.2014,29
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