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UPS電源的組成

發布時間 : 2023-02-25

?UPS電源系統組成:一個完備的UPS系統,是由UPS主機、電池、市電(發電機)、后臺監控或網絡監控軟/硬件等單元共同組成的。

??? UPS是英文 Uninterruptable PowerSupply 的縮寫,中文譯為“不間斷電源”;它是能夠實現兩路電源之間不間斷地相互切換的電氣裝置。


??? UPS:利用電池化學能等作為后備能量,在市電斷電等電網故障時,不間斷地為用戶設備提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。UPS的價格之所以昂貴,就是貴在這種不間斷切換的特點上。


UPS的主要作用:

??? ①兩路電源之間的無間斷相互切換;

??? ②隔離作用:將瞬間間斷、諧波、電壓波動、頻率波動以及電壓噪聲等電網騷擾阻擋在負載之前,即使電網中的騷擾不影響負載,又使負載對電網不會產生騷擾:
??? ③電壓變換作用:輸入電壓等于或不等于輸出電壓,如380V/380V,380V/220V,包括穩壓作用:

??? ④頻率變換作用:輸入頻率等于或不等于輸出頻率,如50Hz/50Hz,50Hz/60Hz,包括穩頻作用:

??? ⑤提供一定的后備時間:UPS的電池貯存一定的能量,在電網停電或間斷時繼續供電一段時間來保護負載;后備時間為10分鐘、30分鐘、60分鐘或更長。

①和⑤是保證對負載供電的連續性;②、③和④是保證對負載供電的質量。


UPS的基本拓撲結構:

GB/T7260.3描述了UPS的三種分類方法和拓撲結構:

VFD級-被動后備式(Passive Standby-“Off-line” ):負載的電壓V和頻率F取決于電網電源(Depends);電壓和頻率都沒有經過調整。

VI級-線交互式(Line Interactive):負載的電壓V與電網電源無關(Independent);頻率沒有經過調整。

VFI級-雙轉換式(Double Conversion-“On-Line” ):負載的電壓V和頻率F都與電網電源無關(Independent);負載的電壓和頻率都是經過“再生”調整的(re-generated)。

IEC 62040-3/GB 7260.3定義:

(1)被動后備式-VFD(Passive Standby,也稱離線式OFF-Line)

組成:充電器,逆變器,電池,濾波器/調壓器;

應用:小于2KVA的UPS;

優點:電路簡單,價格便宜;

缺點:頻率不能調節,切換時有間斷。


(2)線交互式-VI (Line Interactive)

組成:靜態開關,雙向逆變器,電池,旁路開關。

應用:此種配置不太適合中-大功率和為敏感性負載的供電,因為無法進行頻率的調節。

優點:電路簡單,效率高;

缺點:頻率不能調節,動態特性差。


對間斷敏感的負載,有另外一種結構的UPS,特別提到靜態開關作用(防止逆變器的電流進入電網)。

(3)雙轉換式-VFI (Double- Conversion,又稱為在線式On-Line)

基本組成:整流器/充電器,逆變器,靜態旁路開關,手動維修旁路開關,電池。

逆變器串聯在交流輸入與負載之間。


UPS的不同運行方式:

1.單機系統:

優點:系統配置簡單,硬件購置成本低;UPS系統得到充分的利用,因為UPS的容量和系統負載的容量接近。

缺點:UPS出現問題時系統的可用性降低。對UPS進行維護時系統將直接切換到市電供電;如果UPS故障,系統沒有冗余;多單點故障系統。


2.串聯運行:

提高UPS可靠性的方法-串聯熱備份:

可由兩臺不同容量的UPS組成,主機帶重要負載,備機帶次要負載或不帶載;主機到備機的切換無間斷。

優點:可靠性高;連接簡單。

缺點:不能增容;過載能力不能增大;UPS不能充分利用。


3.并聯運行:

提高UPS可靠性的方法-直接并聯。

由2到4臺單機型UPS組成,每臺UPS具有各自的靜態旁路,可實現:

并聯冗余;并聯增容。

優點:并聯簡單;不增大占地;價格適當;負載均分。是目前使用最多的運行方式。


4.公共旁路并聯運行:

提高UPS可靠性的方法-公共旁路并聯。

由2到6臺同等容量的并聯型UPS組成,采用大容量的公共靜態旁路開關柜,以便實現:并聯冗余;或并聯增容。

優點:公共旁路過載能力大;可靠性高。

缺點:占地面積稍大;價格較貴。


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