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UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不間斷電源,是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接,通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩壓后供應給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即將電池的直流電能,通過逆變零切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
UPS電源系統由五部分組成:主路、旁路、電池等電源輸入電路,進行AC/DC變換的整流器(REC),進行DC/AC變換的逆變器(INV),逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統的穩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整流器,本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求),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。頻率的穩定則由變換器來完成,頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護,設計了系統工作開關,主機自檢故障后的自動旁路開關,檢修旁路開關等開關控制。

UPS的分類
(1)后備式(off line)UPS 過去,后備式UPS使用較為普遍。在市電正常供電時,市電經UPS分路直接輸出或經變壓器耦合輸出,逆變器并不工作。此時,UPS相當于一臺穩壓性能較差、無交流穩壓功能的穩壓器,僅對市電電壓幅度波動有所改善,對電網上出現的頻率不穩、波形畸變等“電污染” 不作任何調整。當市電異常或中斷時,UPS切換為蓄電池供電狀態,電池直流電經逆變器逆變為220V的穩定交流電輸出。后備式UPS電源的逆變器總是處于后備供電狀態,它具有利用率高、噪者低、價格便宜等特點,但供電質量較差。
(2)在線式(on line)UPS 目前,在線式UPS使用得較為普遍。無論市電正常與否,在線式UPS電源的逆變器始終處于工作狀態。逆變器具有穩壓和調壓作用,因此在線式UPS能對電網供電起到“凈化”作用,同時具有過載保護功能和較強的抗干擾能力,供電質量穩定可靠,但其價格較貴。
(3)在線互動式(line interactive)UPS 在線互動式UPS是基于在線式UPS發展起來的一種新技術,其電池、逆變器和輸出始終處于連通狀態。在市電供電狀態下,逆變器反相工作,為蓄電池充電;市電異常時,轉換開關斷開,由蓄電池提供輸出。該UPS的逆變器和輸出總是處于連通狀態,對電源起到濾波及削波作用,具有優越的電源保護功能。在線互動式UPS具有穩壓精密、運行穩定、智能化和安全保護等特點。
2 UPS的使用 科學合理地使用UPS,使UPS處于良好的工作狀態,可延長其使用壽命,降低運行故障率。
(1)市電電壓的波動范圍應符合UPS輸入電壓變化范圍的要求。如市電電壓波動較大,應在UPS前極增加其它保護措施(如穩壓器等)。
(2)為防止寄生電容耦合干擾,保護設備及人身安全,UPS必須接地,且接地電阻不大于4Ω。
(3)UPS的工作環境應保持清潔,以避免有害灰塵對UPS內部器件的腐蝕。工作時,環境溫度要求為O℃~40℃,濕度為1O%~90%。
(4)UPS電源在初次使用或久放一段時間后再用時,必須先接入市電,利用UPS自身的充電電路,對UPS蓄電池進行浮充電,充電時間一般在10小時以上(大型UPS需要的充電時間更長)。待蓄電池電壓達到飽和后,方可投入正常使用。
(5)UPS開機步驟必須正確。UPS內部的功率元件都有一定的額定工作電流,沖擊電流過大,會使功率元件壽命縮短甚至燒毀。因此,開機時,應先開啟UPS的市電開關,再逐一打開負載。先開沖擊電流大的負載(如顯示器、打印機等),再開沖擊電流小的負載,最后開啟UPS前面板開關,使UPS處于逆變工作狀態。開機時,決不能將所有負載同時開啟,更不能帶載開機。
(6)UPS關機順序必須正確。關機時,先逐個關閉負載,再關閉UPS前面板開關,最后關閉UPS市電開關,不能帶載關機。 (7)注意后備式UPS的使用。在市電工作狀態下,UPS通過旁路供電,逆變器不工作, UPS僅靠電源保險絲保護設備。如果UPS過載運行,當市電異常而轉變為蓄電油供電時,由于逆變器的過載保護功能,UPS會因過載而中斷輸出,從而造成不必要的損失。因此,要盡量避免后備式UPS過載運行。
(8)對于標準型UPS,當市電異常而轉為UPS供電時,應及時關閉負載;不能外接電池組延長使用時間,以免損壞機器和電池。
(9)UPS適合帶電容性負載,而不適合帶電感性負載。在特殊情況下,在線式UPS可帶適當的電感性負載,但要適當加大UPS的容量。
(10)UPS不宜長期處于滿載或輕載狀態下運行,前者會造成UPS逆變器及整流濾波器的損壞,后者易損壞UPS蓄電池。其適當的帶載量應為 UPS額定容量的50%-80%。 3蓄電池的使用及維護 目前使用的UPS蓄電池主要是免維護密封式鉛酸蓄電池。在實際應用中,因電池故障而導致 UPS不能正常 工作的比例達 30%以上。
UPS電源是一種含有儲能裝置,并以逆變器為主要組成部分的恒壓恒額的不間斷電源。 UPS在其發展初期,僅被視為一種備用電源。后來,由于電壓浪涌、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,使計算機等設備的電子系統受到干擾,造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤程序被沖掉等嚴重后果,引起巨大的經濟損失。
因此,泰琪豐UPS電源日益受到重視,并逐漸發展成一種具備穩壓、穩頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護系統。目前在市場上可以購買到種類繁多的UPS電源設備,其輸出功率從500VA到3000kVA不等。 當有市電供給UPS的時候,UPS電源對市電進行穩壓后為計算機供電。此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電。因UPS設計的不同, UPS適應的范圍也不同,UPS輸出電壓在±10-15%的變化一般屬正常的計算機使用電壓。當市電異常或者中斷時,UPS電源立即將機內電池的電能通過逆變轉換供給計算機系統,以維持計算機系統的正常工作并保護計算機的軟硬件不受損失。
UPS電源的分類與特點?
泰琪豐UPS電源按其工作方式可分為后備式和在線式兩大類,按其輸出波形又可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。 后備式UPS電源在市電正常供電時,市電通過交流旁路通道再經轉換開關直接向負載提供電源,機內的逆變器處于停止工作狀態。
這種UPS電源在實質上相當于一臺穩壓性能極差的市電穩壓器。它除了對市 電電壓的幅度波動有所改善外,對市電電壓的頻率不穩、波形畸變以及從電網串入的干擾等不良影響基本上沒有任何改善。只有當市電供電中斷或低于170V時,蓄電池才對UPS的逆變器供電,并向負載提供穩壓、穩頻的交流電源。
后備式UPS電源的優點是運行效率高、噪音低、價格相對便宜,主要適用于市電波動不大、對供電質量要求不高的場合。 在線式UPS電源在市電正常供電時,首先將市電交流電源變成直流電源,然后進行脈寬調制、濾波,再將直流電源重新變成交流電源,即它平時是由交流電經整流后又以逆變器方式向負載提供交流電源。一旦市電中斷,立即改由蓄電池以逆變器方式對負載提供交流電源。
因此,對在線式UPS電源而言,在正常情況下,無論有無市電,它總是由UPS電源的逆變器對負載供電,這樣就避免了所有由市電電網電壓波動及干擾帶來的影響。顯而易見,在線式UPS電源的供電質量明顯優于后備式UPS電源,因為它可以實現對負載的穩頻、穩壓供電,且在由市電供電轉換到蓄電池供電時,其轉換時間為零。
方波輸出的UPS電源帶負載能力差(負載量僅為額定負載的40-60%),不能帶電感性負載。如所帶的負載過大,方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負載中的容性電流增大,嚴重時會損壞負載的電源濾波電容。 正弦波輸出的UPS電源的輸出電壓波形畸變度與負載量之間的關系沒有方波輸出 UPS電源那樣明顯,負載能力相對較強,并能帶微電感性負載。 不管那種類型的UPS電源,當它們處于逆變器供電狀態時,除非迫不得已,一般不要滿載或超載運行,否則會使UPS電源的故障率明顯增多。 UPS與負載的匹配 有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)來表示其輸出功率,如500W、1kw等;有的UPS 用伏安(VA)或者千伏安(kVA)來表示其輸出功率大小,如3000VA、5kVA等。VA與 W的一般換算關系為:瓦是伏安的0.8倍,如3kVA=2.4kw。UPS是線負載供電用的,每一種泰琪豐UPS電源都有特定的輸出功率能力。
UPS電源的作用是在電網電壓跌落或者中斷時保證用電設備的持續運行。目前,UPS作為后備電源,在醫院、銀行以及數據管理等領域得到非常廣泛的應用,在電網電壓中斷時發揮著不可替代的作用。
UPS電源的三大作用:
一、穩壓
UPS具有很好的穩壓功能。高檔的UPS電源,會將市電穩壓后供應給負載使用,相當于一臺交流市電穩壓器。當市電中斷時,UPS立即將機內電池的電能,通過逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以具有穩壓功能。
低檔的UPS電源,僅僅將市電直通到負載,沒有交流穩壓功能。當市電中斷時,UPS立即將機內電池的電能,通過逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以對市電沒有交流穩壓功能,但對逆變交流,具有穩壓功能。
UPS電源分為在線式UPS電源和后備式UPS電源,一般家用電腦配備的就是屬于后備式UPS電源的,它屬于備用電源的一種;后備式的是帶穩壓部分的,采用的是繼電器換擋穩壓方式,穩壓效果很差,不能算穩壓器。
二 、濾波
為了提高離線式UPS的利用率并改善其所在場合的電網電能質量,研究了具有有源濾波功能的UPS電源。其本質是對離線式UPS的一種改進,在基本不增加硬件成本的情況下,同時實現不間斷供電和有源濾波功能。系統可根據電網狀況,分別工作于APF模式和UPS模式。
UPS電源專用濾波器解決UPS電源諧波問題。濾除UPS電源產生的諧波,諧波電流畸變率降到5%~10%。UPS電源專用濾波器提高系統可靠性,有效降低重負荷時負荷率,減小視在電流,抑制諧波畸變,降低暫態過電壓,減小電壓電流變化率,保證用電可靠性。
UPS電源專用濾波器可以提高UPS節能現象,不僅提高功率因數,減少視在電流,又可以明顯降低高次諧波畸變,減少高次諧波損耗。
三、不間斷供電
不間斷電源UPS在斷電之后可以提供一段時間的電能,在線式UPS不間斷電源的供電來源,離不開蓄電池的支持,如果在線式UPS不間斷電源沒有蓄電池,UPS不間斷電源相當于一個穩壓電源,正是因為有了蓄電池,在市電異常或者斷電時,蓄電池通過逆變器將化學能專為交流電能輸送出去給負載提供電源,使得用電設備不受停電的影響繼續正常運行。
總的來說,UPS就是為了解決不間斷供電而設置的,UPS的三大基本功能:穩壓,濾波,不間斷。在市電供電時,它是穩壓器和濾波器的作用,以消除或削弱市電的干擾,保證設備正常的工作;在市電中斷時,它又可以通過把它的直流供電部分提供的直流電轉化為完美的交流電供負載使用,其中由市電供電轉電池供電一般為零時間切換,這樣就使負載設備在感覺不到任何變化的同時保持運行,真正保證了設備的不間斷運行。
