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不間斷UPS電源的工作原理 |
按不間斷UPS電源的工作方式來分,可分為在線(ON-line)式UPS和離線(off-line)式UPS。離線式UPS又稱后各式UPS,它還可分為正弦波輸出、方波輸出、帶穩(wěn)壓的或不帶穩(wěn)壓的。
(1)后各式UPS 后各式UPS是指UPS中的逆變器只在市電中斷或欠壓失常狀態(tài)(欠壓值約在170V,即UPS投人電壓)下才工作,向負載供電,而平時逆變器不工作,處于各用狀態(tài)。
圖1為后各式UPS電能流程圖。市電供電正常時,市電一方面直接通過交流旁路支路轉(zhuǎn)換開關(guān),經(jīng)濾波器輸出至負載;另一方面通過電源變壓器,經(jīng)整流后變成直流電,再經(jīng)充電回路向蓄電池組充電。當市電供電中斷時,蓄電池儲存的電能通過逆變器變成交流電,經(jīng)濾波器繼續(xù)向負載供電。
UPS電源
在后各式UPS中實際電路也含有各種保護、告警等控制回路,比較復雜。
(2)在線式UPS 圖2為在線式UPS電能流程圖。市電供電正常時,市電經(jīng)過電源變壓器、整流器后,一路經(jīng)逆變器、濾波器輸出至負載;另一路經(jīng)充電回路向蓄電池組充電。當市電中斷,蓄電池組端電壓低于設定值或逆變器故障時,市電就通過旁路支路經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、濾波器向負載供電。由此可見,不管市電正;蛑袛,在線式UPS的逆變器總是在工作。
UPS電源
(3)UPS的主要組成部分 UPS主要由逆變器、蓄電池、整流器/充電器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。逆變器主要由晶體三極管、變壓器和控制回路等組成,其作用是變直流為交流輸出,它是UPS的核心部分,UPS的技術(shù)性能、質(zhì)量主要取決于它。蓄電池是UPS儲能裝置。UPS中的蓄電池應具有良好的大電流放電特性,能經(jīng)得住反復地充放電,壽命要長,目前UPS常用的是免維護密封式鉛酸蓄電池。整流器/充電器是把市電變成直流電,為逆變器和蓄電池提供電能的裝置。轉(zhuǎn)換開關(guān)(靜態(tài)開關(guān))的作用是通過瞬時的高速檢測回路,當市電有干擾或出現(xiàn)大的浪涌時,把UPS迅速轉(zhuǎn)到旁路輸出,以保護UPS;它的第二個作用是提供維修通道。對轉(zhuǎn)換開關(guān)要求切換時間快、過載能力大。
(4)各類UPS的特點
①在線式UPS的特點。
a.在線式UPS都為正弦波輸出,其最顯著的特點是實現(xiàn)了對負載的真正不間斷供電。
b.在線式UPS實現(xiàn)了對負載的抗干擾供電。因為在線式UPS無論由市電或蓄電池對負載供電,都要通過逆變器進行,這就可能從根本上消除來自市電電網(wǎng)上的所有電壓波動和電干擾對負載的影響,UPS始終向負載提供一個穩(wěn)壓穩(wěn)頻的高質(zhì)量交流電源。而且,在線式UPS的正弦失真系數(shù)最小。
c.與后各式UPS相比,在線式UPS具有優(yōu)良的瞬時特性時,它在100%負載加載或減載時,其輸出電壓的變化小于4%,時間約10~40ms。
d.在線式UPS具有較高的工作可靠性。
②后備式正弦波輸出的UPS的特點。
a.一般后各式正弦波輸出的UPS電路中均采用抗干擾式分級調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù),當市電在180~250V的范圍內(nèi)時,能輸出一個具有抗干擾的穩(wěn)壓的正弦波電壓。
b.切換時間較短,約4ms,最短2ms。
c.其輸出端的零線和火線是固定的,這是因為UPS中市電供電或逆變器對負載供電都是由同一電源變壓器來完成。所以用戶在連接這種UPS時,應符合廠家的規(guī)定。后各式正弦波輸出的UPS都有零、火線判錯電路,一旦發(fā)現(xiàn)輸人端零、火線與UPS要求的不一致,UPS會自動保護,沒有輸出。還需指出的是,后各式UPS中220V輸人的零線就是UPS控制線路的地線。
③后各式方波輸出的UPS的特點。
a.與后各式正弦波輸出的UPS一樣,該線路中采用抗干擾式分級調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù),當市電在180~250V之間變化時,它的穩(wěn)壓精度在5%~10%;市電中斷時,逆變器對負載提供∵個穩(wěn)定度在±5%、無干擾的方波電源。
b.方波輸出的后備式UPS的控制線路中未采用與市電同步的技術(shù),其切換時間相應比正弦波輸出的后各式UPS要長一些,約4~9ms。
c.與后各式正弦波輸出的UPS一樣,它的輸出端零、火線是固定的。使用時,交流輸入端的極性應符合出廠規(guī)定。
d.不能接像日光燈那類性質(zhì)的負載,否則會達不到機器的出廠指標,或損壞UPS本身。并且,它不能進行頻繁的關(guān)閉和啟動。UPS關(guān)機后,如立即再啟動,它就不能正常工作,此時無電壓輸出且蜂鳴器長鳴,稱為啟動失敗。所以,關(guān)機后,如需重新開機,要等6s以上時間。 |
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