后備�UPS 也稱非在線式UPS ,平時處于蓄電池充電狀�(tài),在停電�逆變�緊急切換到工作狀�(tài),將電池提供的直流電�(zhuǎn)�?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸�,因此后備式UPS也被稱為離線式UPS�
從其�(fā)展歷史來�,UPS�(jīng)歷了兩個階�:旋轉(zhuǎn)式UPS和靜�(tài)變換式UPS� 旋轉(zhuǎn)式UPS由整流器、電池、直流電動機、柴(汽)油�、飛輪和�(fā)電機組成。在市電供電情況�,電動機帶動飛輪和發(fā)電機給負載供�;當斷電后,由于飛輪的慣性作�,會繼續(xù)帶動�(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋�(zhuǎn),從而使�(fā)電機能持�(xù)給負載提供電源(電能-動能-電能�,起到緩沖的作用,同時啟動柴(汽)油�。當油機�(zhuǎn)速與�(fā)電機�(zhuǎn)速相� 時,油機離全器與�(fā)電機相�,完成從市電到油機的�(zhuǎn)換。這是UPS的較早形�,盡管其維護簡單,也比較�(wěn)�,但系統(tǒng)龐大,操作不便,而且效率�,噪聲大,電力品�(zhì)不高,技術條件的限制迫使人們不得不采用這種最簡單的解決方案� 隨著電腦�(wǎng)�、醫(yī)療器械和精密儀器的不斷涌現(xiàn)和大量應�,旋�(zhuǎn)式UPS已難以滿足要�。因此隨著電力電子技術的�(fā)展,另一種形式的UPS---靜態(tài)變換式UPS便應運而生�,這是我們目前最常見到的UPS類型� 從技術上�,靜�(tài)式UPS分為三類:離線式(OFF LINE�、在線式(ON LINE)和在線互動式(ON LINE INTERACTIVE�。一般來�,這種UPS主要有兩種工作狀�(tài),分別工作于不同的市電環(huán)境下。當市電正常時,(指UPS可以接受、認可的電壓幅值、頻率和波形比負載接受的范圍要大�,由市電通過UPS給負載供電。UPS對市電進行濾波、穩(wěn)壓和�(wěn)頻調(diào)整后,提供給負載更加�(wěn)定和潔凈的電�。同�,UPS通過充電器把電能�(zhuǎn)�?yōu)榛瘜W能儲存在電池�。當UPS偵測到市電異常時,切換到電池供電,通過逆變器(INVERTER)把化學能轉(zhuǎn)�?yōu)榻涣麟娔埽┙o負載,以保證對負載的不間斷電力供應。這種UPS還有一種旁路(BYPASS)工作狀�(tài),它在剛開機或機器故障時,可以把輸入�(jīng)高頻濾波后直接輸�,保障對負載的供電� 1、在線式和后備式 從工作原理上分UPS可分為后備式(OFF LINE )和在線式(ON LINE )兩種。從備用時間上則可分為標準型和長效型兩種� 從原理上�,在線式UPS同后備式UPS的主要區(qū)別在于,后備式UPS在有市電時僅對市電進行�(wěn)�,逆變器不工作,處于等待狀�(tài),當市電異常�,后備式UPS會迅速切換到逆變狀�(tài),將電池電能逆變成為交流電對負載繼續(xù)供電,因此后備式UPS在由市電�(zhuǎn)逆工作時會有一段轉(zhuǎn)換時間,一般小�10ms,而在線式UPS開機后逆變器始終處于工作狀�(tài),因此在市電異常�(zhuǎn)電池放電時沒有中斷時間,�0中斷� 2、在線互動式 UPS除了以上兩種類型外,還有一種稱為在線互動式(Line-Interactive�,如的Inter系列。所謂在線互動式UPS,是指在輸入市電正常�,UPS的逆變器處于反向工作給電池組充電,在市電異常時逆變器立刻投入逆變工作,將電池組電壓轉(zhuǎn)換為交流電輸�,因此在線互動式UPS也有�(zhuǎn)換時�� 同后備式UPS相比,在線互動UPS的保護功能較�,逆變器輸出電壓波形較好,一般為正弦�,而其的優(yōu)點是具有較強的軟件功能,如Inter系列UPS隨機帶有�(jiān)控軟�,可以方便的上網(wǎng)進行UPS的遠程控制和智能化管理� 3、標準型和長效型 除了以上三類,根�(jù)后備時間,UPS還可分為標準機和長效�。標準機用內(nèi)置電�,后備供電時間較�,一般在5-15分鐘。長效機則可根據(jù)用戶需�,增大電池容量配�,延長后備時�。但這要求更大的充電器來滿足電池充電電流和充電時間性的需要,因此廠商在設計時會放大充電器容量或加裝并�(lián)的充電器。從備用時間來分,UPS可分為長效型和標準型兩種。一般來�,標準機機內(nèi)帶有電池�,在停電后可維持較短時間的供電(一般不超過25分鐘�;長效機機內(nèi)不帶電池,但增加了充電器,用戶可以根�(jù)自身需要配接多組電池以延長供電時間�
一、UPS電源工作原理
UPS電源按輸出波形可分為方波輸出和正弦波輸出兩大�。按其操作方式可分為后備式和在線�。其中后備式UPS電源,在市電正常供電時,由市電直接向負載提供電源。當市電供電中斷,蓄電池才對逆變器供�,并由UPS的逆變電源對負載提供交流電源。即UPS電源的逆變電源總是處于對負載提供后備供電狀�(tài)。而對在線式的UPS電源來說,它平時是由交流電→整流→逆變電源方式對負載提供交流電�,一旦市電中斷時,UPS改由蓄電池→逆變電源方式對負載提供電�。只有當蓄電池放電至終了電壓�,由控制電路�(fā)出信號去控制自動切換開關,轉(zhuǎn)換成由另一路交流旁路的市電供電。市電恢復供電后,UPS又重新切換到由逆變電源對負載提供電�。因此,在線式UPS電源,在正常情況�,總是由UPS電源的逆變電源對負載供�,這就避免了所有由市電電網(wǎng)帶來的任何電源波動及干擾對負載供電所�(chǎn)生的影響。顯�,它的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源。在線式可以實現(xiàn)對負載的�(wěn)�、穩(wěn)頻供�。然而,后備式UPS電源由于運行效率�,噪音低,價格相對便��
二、UPS采用的先進技�
(一)采用絕緣柵雙極型晶體�(IGBT),作為逆變功率器件
其主要特點如下:
大大降低逆變電源換流損耗以及交流濾波器的損�,因�,逆變電源的效率提�,整機效率可�94[%]~96[%];由于IGBT的開關頻率在20 KHz~50KHz,明顯提高了逆變電源的性能,使輸出電壓諧波含量大為減少(1.5[%]),動�(tài)響應更好;IGBT用于電壓控制�,驅(qū)動電路簡單,同時它有正方形的開關安全工作區(qū),并有高的峰值電流容�,使逆變電源可靠性進一步增加;由于IGBT逆變電源的高頻化,減小輸出交流濾波器的尺�,也相應減小了損耗,使整機體積小,噪音低;高可靠,長壽命�(�)微處理器�(shù)字化控制
控制系統(tǒng)采用先進的計算機數(shù)字控制技術及模擬量計算機控制技術,即通過�/�(xié)�(jié)構完成系�(tǒng)控制�
系統(tǒng)由整�/充電器、逆變電源、靜�(tài)開關3個協(xié)處理器單元和一個模擬量計算機單元承擔其所有的�(shù)�(jù)采集,模擬運算功能調(diào)整等工作,然后送到主處理器進行集中控制,綜合處�,記錄存檔和顯示最終處理信�。借助這種計算機高速數(shù)�(jù)處理技�,充分發(fā)揮其系統(tǒng)硬件和軟件特�,提高UPS實時控制、保護和�(jiān)測能��
(�)控制實施通道
目前UPS的硬件系�(tǒng)基本上是由整流器、逆變電源、靜�(tài)開關三大部分加上微機系統(tǒng)所組成,其�(shù)�(jù)采集是通過極為精確的霍爾器�,以及高速A/D�(zhuǎn)換器,將模擬信號�(zhuǎn)換成�(shù)字形�,最終納�?yún)f(xié)處理器和主處理器通道。根�(jù)UPS功能和用戶需要,這些信號將用來實�(xiàn)UPS控制,調(diào)�,監(jiān)測和保護之目��
(�)高速數(shù)�(jù)處理�(jié)�
UPS控制系統(tǒng)�,采用計算機高速數(shù)�(jù)處理的主/�(xié)�(jié)�,增加數(shù)�(jù)采樣點及�(shù)字控制診斷軟�,高速A/D、D/A�(zhuǎn)換設�。UPS運行異常往往反映在各主要波形異變上,因此,對于各點取樣的模擬信息必須先進行A/D�(zhuǎn)換,�(qū)動執(zhí)行機構完成最終控��
(�)控制和診斷軟�
控制軟件實現(xiàn)各類信號的采集,處理運行狀�(tài)的自動監(jiān)�、調(diào)整以及管理功能�
診斷軟件是故障診斷的專家系統(tǒng)。UPS出現(xiàn)異常�,該系統(tǒng)能迅速對故障進行診斷,推�,判明故障部�,通過顯示�(或燈�,聲�)報告給使用者,以便維修。同時自動記錄信息,生成信息檔案�
(�)電池自動測試與維護系�(tǒng)
蓄電池是UPS的貯能裝�。由于電池故障引起UPS系統(tǒng)故障的比例較�,所以對蓄電池的測試及故障診斷,顯得尤為重要。電池測試維護軟件定期自動檢測電池性能參數(shù),為使電池處于良好的工作狀�(tài),每隔一定周期中斷UPS交流輸入,使電池組帶載放電,激活惰�,保持電池組原有容量。在電池放電�,自動檢測電池后備容量和電壓,顯示屏顯示檢測參數(shù),當電池組容量下�10[%]�,自動結(jié)束測�,以免過放電。若測得電池電壓高于或等于值時,則顯示"電池正常";反�,則顯示"電池故障",并有聲、光報警,后備時間可能減��
后備式UPS電源主要由充電器、蓄電池、逆變器和變壓器抽頭調(diào)壓式�(wěn)壓電源四部分組成。后備式UPS電源的工作原�。后備式UPS電源具有電路簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)�,但是其輸出電壓�(wěn)定精度差,市電掉電時負載供電有一段時間的中斷。另外受切換電流和動作時間的限制,輸出功率一般較小,一般后備式正弦波輸出UPS,容量在2kVA以下,后備式方波輸出UPS容量在lkvA以下因其體積較小,密封性能好、絕少維護而被廣泛應用于各類UPS電源�,電源的用處就講這么多了�
汽車、輪�、太陽能�(fā)�、風力發(fā)電、移動辦�、郵電通訊、公安、搶險等�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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