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UPS电源的组成

发布时间 : 2023-02-21

    UPS电源系统组成:一个完备的UPS系统,是由UPS主机、电池、市电(发电机)、后台监控或网络监控软/硬件等单元共同组成的。

    UPS是英文 Uninterruptable PowerSupply 的缩写,中文译为“不间断电源”;它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。


    UPS:利用电池化学能等作为后备能量,在市电断电等电网故障时,不间断地为用户设备提供(交流)电能的一种能量转换装置。UPS的价格之所以昂贵,就是贵在这种不间断切换的特点上。


UPS的主要作用:

    ①两路电源之间的无间断相互切换;

    ②隔离作用:将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前,即使电网中的骚扰不影响负载,又使负载对电网不会产生骚扰:
    ③电压变换作用:输入电压等于或不等于输出电压,如380V/380V,380V/220V,包括稳压作用:

    ④频率变换作用:输入频率等于或不等于输出频率,如50Hz/50Hz,50Hz/60Hz,包括稳频作用:

    ⑤提供一定的后备时间:UPS的电池贮存一定的能量,在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载;后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。

①和⑤是保证对负载供电的连续性;②、③和④是保证对负载供电的质量。


UPS的基本拓扑结构:

GB/T7260.3描述了UPS的三种分类方法和拓扑结构:

VFD级-被动后备式(Passive Standby-“Off-line” ):负载的电压V和频率F取决于电网电源(Depends);电压和频率都没有经过调整。

VI级-线交互式(Line Interactive):负载的电压V与电网电源无关(Independent);频率没有经过调整。

VFI级-双转换式(Double Conversion-“On-Line” ):负载的电压V和频率F都与电网电源无关(Independent);负载的电压和频率都是经过“再生”调整的(re-generated)。

IEC 62040-3/GB 7260.3定义:

(1)被动后备式-VFD(Passive Standby,也称离线式OFF-Line)

组成:充电器,逆变器,电池,滤波器/调压器;

应用:小于2KVA的UPS;

优点:电路简单,价格便宜;

缺点:频率不能调节,切换时有间断。


(2)线交互式-VI (Line Interactive)

组成:静态开关,双向逆变器,电池,旁路开关。

应用:此种配置不太适合中-大功率和为敏感性负载的供电,因为无法进行频率的调节。

优点:电路简单,效率高;

缺点:频率不能调节,动态特性差。


对间断敏感的负载,有另外一种结构的UPS,特别提到静态开关作用(防止逆变器的电流进入电网)。

(3)双转换式-VFI (Double- Conversion,又称为在线式On-Line)

基本组成:整流器/充电器,逆变器,静态旁路开关,手动维修旁路开关,电池。

逆变器串联在交流输入与负载之间。


UPS的不同运行方式:

1.单机系统:

优点:系统配置简单,硬件购置成本低;UPS系统得到充分的利用,因为UPS的容量和系统负载的容量接近。

缺点:UPS出现问题时系统的可用性降低。对UPS进行维护时系统将直接切换到市电供电;如果UPS故障,系统没有冗余;多单点故障系统。


2.串联运行:

提高UPS可靠性的方法-串联热备份:

可由两台不同容量的UPS组成,主机带重要负载,备机带次要负载或不带载;主机到备机的切换无间断。

优点:可靠性高;连接简单。

缺点:不能增容;过载能力不能增大;UPS不能充分利用。


3.并联运行:

提高UPS可靠性的方法-直接并联。

由2到4台单机型UPS组成,每台UPS具有各自的静态旁路,可实现:

并联冗余;并联增容。

优点:并联简单;不增大占地;价格适当;负载均分。是目前使用最多的运行方式。


4.公共旁路并联运行:

提高UPS可靠性的方法-公共旁路并联。

由2到6台同等容量的并联型UPS组成,采用大容量的公共静态旁路开关柜,以便实现:并联冗余;或并联增容。

优点:公共旁路过载能力大;可靠性高。

缺点:占地面积稍大;价格较贵。