不間斷電源

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不間斷電源(Uninterruptible Power System,UPS)

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什麼是不間斷電源

  不間斷電源它伴隨著電腦的誕生而出現,是電腦常用的外圍設備之一。實際上,UPS是一種含有儲能裝置,並以逆變器為主要組成部分的恆壓不間斷電源UPS在其發展初期,僅被視為一種備用電源,後來.由於電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續過壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網質量問題,使電腦等設備的電子系統受到干擾,造成敏感元件受損、信息丟失、磁碟程式被衝掉等嚴重後果,引起巨大的經濟損失因此,UPS日益受到重視,並逐漸發展成一種具備穩壓、穩頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電浪涌等功能的電力保護系統。

不間斷電源的功能[1]

  l、不停電功能:當電網故障停電時,UPS系統中的電池組經過IGBT逆變後將電源供給用戶終端。

  2、交流穩壓功能:電網電能經過UPS的整流後,變為直流電源,再經過逆變器變為交流電源輸出,輸出電源具有穩定的電壓頻率

  3、凈化功能:諧波對電網造成很大污染,通過IGBT整流可以提高電源效率減少諧波。

不間斷電源的工作原理[1]

  1、UPS基本組成

  UPS由整流器、逆變器、薔電池、靜態開關以及旁路裝置等部件組成。

  2、UPS工作模式

  UPS具有三種工作模式:正常模式、電池模式以及旁路模式。

  (1)正常模式:在IF常模式時,輸入電源通過輸入開關送到整流器的輸入端,整流器將送來的AC轉成I)C輸出,整流器的DC輸出送到逆變器輸入端,逆變器將DC轉成經過規整的AC輸出。

  在正常模式中,整流器輸出的直流電源對儲能電池組進行浮充。電池總是連UPS,隨時準備在整流器失效時起用。同時凈化功能由儲能電池來完成,儲能電池除可仔儲直流直能的功能外,對整流器來說就像接了一隻大容器電容器,由於電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈衝的平滑特性消除了脈衝干擾,起到了凈化功能。

  (2)電池模式

  在輸入故障或輸入電源電壓或頻率超出容限(參照輸入技術參數)時,UPS自動起用電池模式。如果這些情況出現,整流器關閉,進入逆變器的Dc將從整流器轉由電池供給。輸入一一旦恢復正常,整流器就開機並帶上負載,並開始對電池充電。同時,電池容量的大小直接決定UPS在交流停電時能夠保證不問斷輸出的時間長短,當電池放電至低電壓時會發出告警,而一旦電池放電至電壓達到保護值時,為保護電池避免過放電造成永久損傷,UPS就會關閉輸出。

  (3)旁路模式

  當逆變器故障或不能支撐負載時,為確保負載不斷電,UPS將轉旁路。旁路模式時,系統輸出直接從旁路輸入取得。此模式中,系統輸出沒有電源波動、尖峰脈衝、斷電保護。同樣也沒有濾波、調整、電池支撐。

  3、UPS整流器工作原理

  整流器可以把輸入的市電或油機電的交流電能變為直流電能,為逆變器和蓄電池提供能量。

  UPS整流器多採用可控硅整流器。按整流器晶閘管數量的不同,工頻機通常分為6脈衝整流和12脈衝整理兩種類型。6脈衝指以6個晶閘管組成的全橋整流,6個開關脈衝對6個晶閘管分別控制,在一個交流周期內,輸出六個半波,所以叫6脈衝整流。12脈衝整流器是在一個基本6脈衝整流器的基礎上移相300疊加一個6脈衝整流器,它的直流輸出電壓更平滑,諧波頻率更高,諧波幅值更小,濾波更容易。大功率UPS多採用12脈衝整流器。

  4、UPS逆變器工作原理

  逆變器是UPS的主要組成部分。UPS整流器已將輸入的交流電壓變成直流電壓,而負載所需的是交流電壓,就必須有一種電路再將該直流電壓變回交流,執行這個任務的裝置就叫逆變器。逆變器電路的種類很多,在UPS中常見的有推輓變換器、半橋逆變器、全橋逆變器、雙向變換器等。

  5、UPS蓄電池

  大、中型UPS系統中一般多使用的是閥控密封鉛酸蓄電池。而且由於大、中型UPS系統的直流母線電壓很高,一般為400V左右,所以都採用蓄電池組。現階段,UPS大都把蓄電池組直接掛在UPS整流後的直流母線上,利用整流器直接充電,這就要求整流功率要遠大於逆變功率,一般整機功率的20%設計為電池的充電功率;有的則需外加充電器,實現電池管理。它們都應註意充電功率和電池容量的搭配問題。

不間斷電源的應用[1]

  l、考慮UPS的備用時間

  UPS依備用時間可分為標準型及長效型。標準型UPS備用時間為5—15分鐘,長效型為1-8小時。選用UPS時,根據UPS的應用場合來選用UPS。當然,在一些重要場所應用的UPS一般都連接有備用輸入電源,即柴油機發電機組,市電斷電時,柴油發電機組就會啟動提供輸入電源。

  2、UPS所帶負載類型

  一般UPS不推薦帶接純感性、純容性負載。例如電動機、空調、複印機等。而且也不能接半波整流型負載。UPS適合帶阻容性(如電腦)、阻性、微感性負載。

參考文獻

  1. 1.0 1.1 1.2 姚亞磊.UPS不間斷電源的原理及應用[J].中國科技博覽.2014,29
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