UPS不間斷電源原理
導(dǎo)讀:在互聯(lián)網(wǎng)如此發(fā)達的今天,提起UPS大家第一個想到的估計是快遞,然而學(xué)電子同學(xué)的都知道UPS是不間斷電源的意。所謂不間斷,是指在市電品質(zhì)超出用電設(shè)備的范圍后(電壓過高、過低或停電,頻率嚴重超高或超低),設(shè)備仍然可以從UPS獲得高品質(zhì)電源。其主要運用在不能停電的場合,如金融系統(tǒng)、證券、電信、廣電,鐵路,醫(yī)院,化工等等行業(yè)。今天小編帶大家了解一下UPS的那些功能、結(jié)構(gòu)、原理等基礎(chǔ)知識。。。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/276371.htm1. UPS不間斷電源原理—簡介
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)電源也稱不間斷電源,一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源,能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。從嚴格意義上講,UPS不是一種電源,它不是依靠能量形式的轉(zhuǎn)換來提供電能,它只是提供一種兩路電源之間無間斷相互切換的機會,這才是UPS的主要設(shè)計思想。
顧名思義UPS電源,它就是一臺這樣的機器,當市電輸入正常時,UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器,同時它還向機內(nèi)電池充電;當市電中斷( 事故停電 )時, UPS 立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)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。
總結(jié):UPS在計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的主要作用有兩個:一是應(yīng)急使用,就是防止突然斷電,影響用電設(shè)備的正常工作,以及給計算機造成傷害。第二個作用是可以凈化電源,消除掉市電上的電涌、電磁干擾、瞬時的高低電壓、電線噪聲、或是頻率偏移等“電源污染”,改善我們的用電質(zhì)量,為我們的計算機系統(tǒng)以及精密用電設(shè)備提供高質(zhì)量的電源。
2. UPS不間斷電源原理—組成
從構(gòu)造上來說,UPS電源主要可以由蓄電池、逆變器、整流器和靜態(tài)開關(guān)等主要的幾個部分組成。
1) 蓄電池:主要是作為UPS電源儲存電能的裝置,它有若干個電池串聯(lián)而成,它容量的大小決定了可應(yīng)急用電時間的長短。它最主要的功能就是可以將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部,當需要電源故障,又能將電池中的化學(xué)能逆變成電能提供給我們的用電設(shè)備。
2) 逆變器:通俗來說逆變器就是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的一種裝置,它由濾波電路、控制邏輯和逆變橋三部分組成。
3) 整流器:整流器和逆變器相反,是一個將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的裝置,它主要有兩個作用,一是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電經(jīng)過濾波處理后提供給負載設(shè)備或是逆變器,還有一個作用就是為蓄電池起到一個充電電壓的作用,好比是一臺充電器。
4) 靜態(tài)開關(guān):又稱靜止開關(guān),屬于無觸點開關(guān)的一種,由兩個可控硅方向并聯(lián)而成,并由邏輯控制器控制它的閉合和斷開。分為并機型和轉(zhuǎn)換型兩種,并機型開關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器和市電電源,或是多臺逆變器。而轉(zhuǎn)換器開關(guān)主要是用于兩路電源的供電,實現(xiàn)從一路到另一路的自動切換。
3. UPS不間斷電源原理—工作過程
當市電正常為380/220VAC時,直流主回路有直流電壓,供給DC-AC交流逆變器,輸出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓,同時市電經(jīng)整流后對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電,則由電池組通過隔離二極管開關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時,不間斷電源發(fā)出聲光報警,并在電池放電下限點停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能,當發(fā)生超載(150%負載)時,跳到旁路狀態(tài),并在負載正常時自動返回。當發(fā)生嚴重超載(超過200%額定負載)時,不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài),此時前面輸入空氣開關(guān)也可能跳閘。消除故障后,只要合上開關(guān),重新開機即開始恢復(fù)工作。
4. UPS不間斷電源原理—工作原理
UPS大致可分成三種:離線式(Off Line),在線式(On line)和在線交互式(Line interactive),下面小編逐個講解各種UPS的工作原理
1) 在線式不間斷電源(On-Line UPS)
在線式UPS(On-Line UPS)的運作模式為“市電和用電設(shè)備是隔離的,市電不會直接供電給用電設(shè)備”,而是到了UPS就被轉(zhuǎn)換成直流電,再兵分兩路,一路為電池充電,另一路則轉(zhuǎn)回交流電,供電給用電設(shè)備,市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電時,電池從充電轉(zhuǎn)為供電,直到市電恢復(fù)正常才轉(zhuǎn)回充電,“UPS在用電的整個過程是全程介入的”。UPS電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài),通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計算機。
在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾;在停電時則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作,因此不存在切換時間問題,適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UPS電源不同于后備式的一大優(yōu)點是供電持續(xù)長,一般為幾個小時,也有大到十幾個小時的,它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作,比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè),因為這些領(lǐng)域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。
2) 離線式不間斷電源(Off Line UPS)
離線式不間斷電源只是“備援”性質(zhì)的UPS,市電直接供電給用電設(shè)備也為電池充電(Normal Mode),一旦市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電了,市電的回路會自動切斷,電池的直流電會被轉(zhuǎn)換成交流電接手供電的任務(wù)(Battery Mode),直到市電恢復(fù)正常,“UPS只有在市電停電了才會介入供電”,不過從直流電轉(zhuǎn)換的交流電是方波,只限于供電給電容型負載,如電腦和監(jiān)視器。
平時處于蓄電池充電狀態(tài),在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài),將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出,因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優(yōu)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(zhì)量要求不高的場合,比較適合家庭使用。
3) 在線交互式不間斷電源(Line interactive UPS)
在線交互式不間斷電源基本運作方式和離線式一樣,不同之處在于線上交錯式雖不像在線式全程介入供電,但隨時都在監(jiān)視市電的供電狀況,本身具備升壓和減壓補償電路,在市電的供電狀況不理想時,即時校正,減少不必要的“Battery Mode”切換,延長電池壽命。
這是一種智能化的UPS電源,所謂在線互動式UPS,是指在輸入市電正常時,UPS的逆變器處于反向工作(即整流工作狀態(tài)),給電池組充電;在市電異常時逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài),將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出,因此在線互動式UPS也有轉(zhuǎn)換時間。同后備式UPS相比,在線互動式UPS電源的保護功能較強,逆變器輸出電壓波形較好,一般為正弦波,而其最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能,可以方便地上網(wǎng),進行UPS的遠程控制和智能化管理。
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