本文簡(jiǎn)要的介紹了上海UPS不間斷電源的技術(shù)指標(biāo)、UPS電源的分類以及不間斷電源的運(yùn)行方式。
一.導(dǎo)言
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信行業(yè)的快速發(fā)展，用戶對(duì)供電系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。然而，公共電力系統(tǒng)中存在許多不穩(wěn)定因素，如電壓幅值、頻率不穩(wěn)定、浪涌、峰值信號(hào)、線路噪聲和各種干擾。這些不穩(wěn)定因素有時(shí)會(huì)影響負(fù)載的正常運(yùn)行，甚至損壞負(fù)載。在這種情況下，適合野外作業(yè)的UPS可以起到很好的作用。但在選擇UPS系統(tǒng)供電時(shí)，不*要實(shí)用可靠，還要考慮各種UPS結(jié)構(gòu)的局限性和缺點(diǎn)。
不間斷電源系統(tǒng)，顧名思義就是不間斷電源，是指當(dāng)電源出現(xiàn)故障時(shí)，能夠從市電中接管持續(xù)供電的設(shè)備。
二、UPS技術(shù)指標(biāo)
隨著不間斷電源產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，不間斷電源產(chǎn)品已經(jīng)日趨成熟?，F(xiàn)代不間斷電源所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，可以保證電力設(shè)備在任何惡劣的市電條件下對(duì)供電質(zhì)量的要求。這些技術(shù)要求主要包括：
(1)電網(wǎng)寬電壓波動(dòng)的影響；
(2)市電電壓波形失真的影響；
(3)市電三相不平衡對(duì)其的影響；
(4)4)UPS輸出電壓的穩(wěn)定精度；
(5)5)UPS輸出電壓波形失真；
(6)UPS輸出頻率穩(wěn)定；
(7)UPS輸出電壓平衡；
(8)UPS輸入功率因數(shù)；
(9)UPS電流輸入諧波分量；
(10)市電故障后UPS切換時(shí)間；
(11)ups的運(yùn)行效率；
(12)UPS輸出的過(guò)載能力；
(13)UPS輸出電流的THD系數(shù)；
(14)市電故障后UPS維護(hù)工作時(shí)間；
(15)UPS是否有基于其的網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)通信和信息通信；
三.不間斷電源的分類
UPS電源按運(yùn)行方式可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。動(dòng)態(tài)不間斷電源由整流器、電池、DC電機(jī)、柴油(蒸汽)發(fā)動(dòng)機(jī)、飛輪和發(fā)電機(jī)組組成。它是UPS的早期形式，具有穩(wěn)定、可靠、維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。然而，該設(shè)備體積大、體積大、效率低、噪音大，因此目前尚未得到廣泛應(yīng)用。人們常用的UPS多指靜態(tài)UPS。靜態(tài)UPS采用大功率逆變技術(shù)和大電流電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)大功率電能轉(zhuǎn)換，更適合IT行業(yè)、自動(dòng)化控制和精密儀器的通用應(yīng)用。
靜態(tài)UPS可按內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸出波形、容量、備份時(shí)間進(jìn)行分類，其中按內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為備份型、雙逆變器在線型和在線交互型。按內(nèi)部結(jié)構(gòu)分類是目前*普遍接受的判斷不同品牌UPS優(yōu)劣的方式。本文主要是這樣描述的。1.保留
當(dāng)市正常供電時(shí)，直接供給負(fù)載，同時(shí)有一次回路通過(guò)充電回路給電池組充電若市電壓不穩(wěn)定或市電異常。然后不間斷電源轉(zhuǎn)換器為負(fù)載提供穩(wěn)定的電源。這些產(chǎn)品的輸出波形大多是方波或階梯波。
后備結(jié)構(gòu)內(nèi)部電路設(shè)計(jì)相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，交流輸入功率直接輸出到功率輸出端，幾乎沒(méi)有功率損耗，輸出效率可達(dá)98%以上。但在進(jìn)行一般功率輸入輸出操作時(shí)，當(dāng)外部輸入功率質(zhì)量較差(電壓不穩(wěn)定、頻率變化、噪聲、失真等因素)時(shí)，輸出端也會(huì)以同樣的狀態(tài)輸出功率。因此，在交流旁路上往往設(shè)置交流穩(wěn)壓電路和濾波電路，以提高UPS的雙向抗干擾功能。其主要特點(diǎn)是：當(dāng)UPS發(fā)現(xiàn)有外部停電時(shí)，切換到內(nèi)部電池輸出電力所需的時(shí)間一般為4ms——10ms，不會(huì)影響一般電腦設(shè)備的工作。由于輸出上的開(kāi)關(guān)，受開(kāi)關(guān)電流和動(dòng)作時(shí)間能力的限制，UPS的輸出波形多為方波，波形，供電質(zhì)量相對(duì)較差。UPS輸出功率難以放大，只適合要求不高的場(chǎng)合，功率一般較小，多在2kVA以下。但是備份UPS產(chǎn)品有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，相對(duì)便宜。
2.雙逆變器在線
在線式UPS電源一般采用雙轉(zhuǎn)換方式。即使電網(wǎng)電壓正常供電，不間斷電源的輸出經(jīng)過(guò)自身的處理和轉(zhuǎn)換后，將外部電壓提供給負(fù)載。也就是說(shuō)，當(dāng)當(dāng)市電源正常供電時(shí)，市電經(jīng)過(guò)濾波電路和浪涌吸收電路后分為兩路同時(shí)工作，其中一路通過(guò)充電回路，給電池組充電，另一路通過(guò)整流回路，作為轉(zhuǎn)換器的輸入，再通過(guò)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換給負(fù)載提供凈化后的交流電源；此時(shí)，若市電力出現(xiàn)異常。轉(zhuǎn)換器的輸入改為由電池組供電，轉(zhuǎn)換器繼續(xù)供電，從而實(shí)現(xiàn)斷電。
因此，無(wú)論商用電源的質(zhì)量如何，其輸出都是穩(wěn)定的**弦波電源。雙逆變器在線式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于備用UPS電源，因?yàn)樗鼜母旧舷穗妷翰▌?dòng)和電網(wǎng)干擾對(duì)負(fù)載的影響，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載無(wú)干擾、電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)定、開(kāi)關(guān)時(shí)間為零。雙逆變器在線不間斷電源的這一特點(diǎn)。更適合通過(guò)加裝電池或安裝**發(fā)電機(jī)來(lái)改裝長(zhǎng)期不間斷供電系統(tǒng)，因此常被用于供電質(zhì)量要求較高的場(chǎng)所。但無(wú)論市電是否可用，負(fù)載功率全部由逆變器提供，而UPS的功率余量有限，因此輸出容量并不理想，因此對(duì)負(fù)載提出了一些限制，如輸出電流峰值系數(shù)(一般只有3: 1)、過(guò)載能力、輸出功率因數(shù)(一般為0.8)、輸出有功功率小于標(biāo)定功率數(shù)、應(yīng)對(duì)沖擊負(fù)載的能力等。同時(shí)，整流器多為整流電路，對(duì)電網(wǎng)造成電流諧波干擾，輸入功率因數(shù)低。濾波后的*小諧波電流分量約為10%，而輸入功率因數(shù)*為0.8左右。如果在整流器中采用功率因數(shù)校正技術(shù)，可以將輸入功率因數(shù)提高到接近1，輸入電流的諧波成分將**降低。在有市電的情況下，由于兩臺(tái)逆變器均承擔(dān)99%負(fù)載功率，整機(jī)效率較低，10kVA以下的UPS約占80%，50kVA以上的UPS約占85% ~ 90%，l00kVA以上的UPS約占90% ~ 92%。3.在線互動(dòng)
UPS設(shè)備在待機(jī)和在線工作模式之間，當(dāng)市電源在l50V~264V左右的范圍內(nèi)，為用戶提供一般市電，由鐵磁諧振調(diào)壓器或變壓器分接頭調(diào)壓處理。對(duì)于這類UPS，只有當(dāng)當(dāng)市電源的電壓低于150V或高于264V左右時(shí)，才有可能為用戶提供真正的“UPS逆變器的***正弦波電源"。
在線交互集成了備用UPS效率高和在線UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。其原理與備用不間斷電源系統(tǒng)相差不遠(yuǎn)。主要區(qū)別在于這類產(chǎn)品將充電電路和轉(zhuǎn)換器集成為雙向轉(zhuǎn)換電路，采用鐵磁諧波變壓器，可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)輸入電壓是否滿足正常范圍。如果有任何偏差，電壓調(diào)節(jié)器電路可以升壓或降壓，以提供更穩(wěn)定的輸出電壓。所以在線互動(dòng)UPS也有轉(zhuǎn)換時(shí)間，比待機(jī)UPS短。與后備UPS相比，在線交互式UPS的保護(hù)功能更強(qiáng)，逆變器的輸出電壓波形更好，一般為正弦波。逆變器直接與輸出相連，沒(méi)有開(kāi)關(guān)限制，所以輸出功率可以提高到5kVA~10kVA，**的優(yōu)點(diǎn)是軟件功能更強(qiáng)?？紤]到它與充電逆變器共用一個(gè)模塊，給電池充電時(shí)很難濾除逆變器產(chǎn)生的高頻成分，充電效果也不是很理想，不適合長(zhǎng)延時(shí)的UPS。在線互動(dòng)UPS的價(jià)格遠(yuǎn)低于在線UPS，*略高于備份UPS。也是一種適合小型辦公室或家庭使用的UPS。為了進(jìn)一步提高在線交互功能，可以在輸入開(kāi)關(guān)和智能穩(wěn)壓器之間串聯(lián)一個(gè)電感。串聯(lián)電感對(duì)逆變器輸出反饋到電網(wǎng)的電流有很強(qiáng)的抑制作用。它避免了輸入開(kāi)關(guān)未關(guān)閉時(shí)逆變器輸出短路的危險(xiǎn)。當(dāng)當(dāng)市電源切斷時(shí)，逆變器可以立即向負(fù)載供電，在線交互轉(zhuǎn)換時(shí)間也可以減少到零，使其具備雙逆變器在線轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)也增加了整個(gè)UPS的抗干擾能力。然而，這帶來(lái)了降低UPS輸入功率的不良后果。
4.雙逆變器電壓在線補(bǔ)償
雙逆變器電壓補(bǔ)償技術(shù)，又稱Delta技術(shù)，是目前世界上***的技術(shù)。成功地將交流調(diào)壓技術(shù)中的電壓補(bǔ)償原理應(yīng)用到不間斷電源的主電路中。當(dāng)存在當(dāng)市功率時(shí)，兩套逆變器只對(duì)輸入電壓和輸出電壓之差進(jìn)行調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，逆變器承受的**功率*為輸出功率的20%。這增強(qiáng)了UPS的輸出能力和過(guò)載能力，不再限制負(fù)載電流的峰值系數(shù)，可以輕松應(yīng)對(duì)沖擊負(fù)載，輸出有功功率可以等于標(biāo)定功率值?？偠灾?，Delta技術(shù)的應(yīng)用不*彌補(bǔ)了原有線上模式的不足，而且在很多主要指標(biāo)上也有了新的突破。在線逆變電壓補(bǔ)償也是雙逆變電路結(jié)構(gòu)和在線運(yùn)行，當(dāng)市電存在時(shí)。整流器和轉(zhuǎn)換器只調(diào)節(jié)和補(bǔ)償輸入電壓和輸出電壓之間的差值。逆變承擔(dān)的**功率(當(dāng)輸入電壓處于上限和下)*為輸出功率的20%(相當(dāng)于輸入電壓的范圍)，因此功率強(qiáng)度很小(1/5)，功率裕量明顯大增強(qiáng)了UPS的輸出能力，提高了整機(jī)效率(大功率范圍內(nèi)為96%)，甚至元器件和元器件。與雙逆變?cè)诰€相比，過(guò)載能力增強(qiáng)(200%，lmin)。同時(shí)整流器完成輸入端的功率因數(shù)校正功能，使輸入功率因數(shù)等于L，輸入諧波電流低于3%。
四.不間斷電源的運(yùn)行模式
不間斷電源有四種運(yùn)行模式：正常運(yùn)行模式、斷電模式(電池供電)、待機(jī)供電模式和維護(hù)旁路模式。
1.正常工作模式：在正常交流電源下，整流器將交流電源轉(zhuǎn)換成DC電源，然后提供給逆變，同時(shí)給電池充電。當(dāng)交流電整流為直流電時(shí)，整流器可以消除市電中的異常波形、噪聲、頻率不穩(wěn)定等問(wèn)題，使逆變能夠?yàn)樨?fù)載提供更穩(wěn)定的電源。
2.斷電模式：當(dāng)交流電源異?；蛘髌鳌㈦娍蛊鞴收蠒r(shí)，電池組向逆變，提供電能，使交流輸出不會(huì)中斷，從而保護(hù)輸出負(fù)載。
3.備用電源模式：當(dāng)逆變出現(xiàn)逆變保險(xiǎn)絲熔斷、元件溫度過(guò)高、短路等異常情況時(shí)，逆變會(huì)自動(dòng)切斷，防止損壞。如果此時(shí)旁路的交流電源正常，靜態(tài)開(kāi)關(guān)會(huì)將電源改為旁路備用電源輸出給負(fù)載。
4.維護(hù)旁路模式：當(dāng)UPS需要維修或更換電池，負(fù)載電源不能中斷時(shí)，可以先切斷逆變開(kāi)關(guān)，然后**旁路開(kāi)關(guān)，再切斷整流器和備用電源開(kāi)關(guān)。在手動(dòng)維護(hù)旁路轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，交流電源繼續(xù)通過(guò)維護(hù)旁路開(kāi)關(guān)向負(fù)載供電。此時(shí)，維護(hù)人員可以安全地維護(hù)不間斷電源。
在使用不間斷電源的過(guò)程中，維護(hù)和維修工作尤其不容忽視。設(shè)備再好，也會(huì)有很長(zhǎng)的使用壽命和各種故障。我們不能因?yàn)槠渲悄芑潭雀摺⒚饩S護(hù)或進(jìn)口設(shè)備而忽視本應(yīng)進(jìn)行的維修工作。預(yù)防始終是安全運(yùn)行的重要保證。
動(dòng)詞（verb的縮寫(xiě)）結(jié)論
上海UPS不間斷電源以及其**供電系統(tǒng)設(shè)置在市電電網(wǎng)和負(fù)載設(shè)備之間。目的是提高對(duì)負(fù)載的供電質(zhì)量，保證市電故障時(shí)負(fù)載設(shè)備的正常運(yùn)行，通過(guò)智能管理、智能監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)。它已經(jīng)成為一種具有強(qiáng)大管理功能的信息技術(shù)設(shè)備，已經(jīng)融入企業(yè)信息系統(tǒng)，成為企業(yè)信息系統(tǒng)中的一部分。
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