UPS電源系統(tǒng)由五部分組成:主路、旁路、電池等電源輸入電路,進(jìn)行AC/DC變換的整流器(REC),進(jìn)行DC/AC變換的逆變器(INV),逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器,本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能,從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外,對整流器來說就像接了一只大容器電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成,頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù),設(shè)計了系統(tǒng)工作開關(guān),主機(jī)自檢故障后的自動旁路開關(guān),檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。
在電網(wǎng)電壓工作正常時,給負(fù)載供電如圖1-1所示,而且,同時給儲能電池充電;當(dāng)突發(fā)停電時,UPS電源開始工作,由儲能電池供給負(fù)載所需電源,維持正常的生產(chǎn)(如粗黑→所示);當(dāng)由于生產(chǎn)需要,負(fù)載嚴(yán)重過載時,由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電(如虛線所示)。
當(dāng)市電正常380Vac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380Vac交流電壓,同時市電經(jīng)整流后對電池充電。當(dāng)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(dāng)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(diǎn)停止逆變器工作,長鳴告警。不間斷電源還有過載保護(hù)功能,當(dāng)發(fā)生超載(150%負(fù)載)時,跳到旁路狀態(tài),并在負(fù)載正常時自動返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載(超過200%額定負(fù)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(jī)即開始恢復(fù)工作。
避雷器:用來吸收雷擊波的器件,工作原理是,雷擊產(chǎn)生瞬間高電壓進(jìn)入電路,引起避雷器導(dǎo)通吸收雷擊電流,將電路電壓箝位在安全范圍之內(nèi)??勺鰹楸芾灼骷脑卸喾N,如壓敏電阻、放電管等。 注:雷擊電壓是大氣與大地之間的高壓放電,因此,避雷器要有良好的接地才能起作用。
保險絲:一種過熱熔斷型的小型器件,超載或負(fù)載短路時引起電流過大會燒斷保險絲,保護(hù)電子設(shè)備不受過電流的傷害,也可避免電子設(shè)備因內(nèi)部故障所引起的嚴(yán)重傷害。因此,每個保險絲上皆有額定規(guī)格,當(dāng)電流超過額定規(guī)格時保險絲將會熔斷。
變壓器:利用電磁感應(yīng)原理,由鐵芯和線圈構(gòu)成,可分為一次側(cè)線圈與二次側(cè)線圈兩個部分,一次側(cè)輸入電壓,二次側(cè)就有感應(yīng)電壓輸出,從而進(jìn)行電能傳遞。二次側(cè)可提供多種電壓輸出,有升壓,降壓功能,因此變壓器在電路中可以滿足多種不同電壓的電力需求。
穩(wěn)壓精度:指輸出端電壓的相對變化量,為一百分?jǐn)?shù),越小越好。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時,UPS的輸出電壓也會升高或降低,變化越小說明穩(wěn)壓精度越高。
不間斷電源(UPS[Uninterruptible Power System (or Supply)]):是由電池組、逆變器和其他電路組成,能在電網(wǎng)停電時提供交流電力的電源設(shè)備。
ups不間斷電源設(shè)備:ups不間斷電源設(shè)備,指不會因短暫停電中斷、可以一直供應(yīng)高品質(zhì)電源、有效保護(hù)精密儀器的電源設(shè)備。全名Uninterruptable Power System。亦有穩(wěn)定電壓的作用,類似于穩(wěn)壓器。
使用不間斷電源是為了應(yīng)對電網(wǎng)可能出現(xiàn)的以下情況:
壓降(亦稱下陷,電壓10%以上,時間持續(xù)數(shù)秒)
持續(xù)欠壓
持續(xù)過壓
線噪(因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾)
頻率漂移(發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定造成的電網(wǎng)頻率偏差)
開關(guān)瞬態(tài)(亦稱暫態(tài),由電氣設(shè)備開關(guān)或放電造成的電壓偏差,有時可高達(dá)20000伏,但是持續(xù)時間極短,僅數(shù)納秒)
諧波(電網(wǎng)中由非線性特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的對交流電正弦波形的干擾)
針對以上各種電力問題,有幾種不同解決方式,見下表
|
后備式 |
在線互動式 |
純在線式 |
電涌 |
× |
×/△ |
○ |
高壓突波 |
× |
×/△ |
○ |
暫態(tài)過電壓 |
× |
×/△ |
○ |
電壓下陷 |
× |
×/△ |
○ |
噪聲干擾 |
× |
×/△ |
○ |
頻率飄移 |
× |
×/△ |
○ |
諧波 |
× |
×/△ |
○ |
電壓過低 |
× |
×/△ |
○ |
市電中斷 |
○ |
○ |
○ |
○代表有較佳保護(hù)△代表有限或視狀況保護(hù) ×代表沒有保護(hù) |
飛輪式
在使用電池的時代之前,不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電能供應(yīng),這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機(jī)、飛輪、柴油機(jī)(或汽油機(jī))及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下,由整流器提供的直流電驅(qū)動電動機(jī)帶動飛輪旋轉(zhuǎn),并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡,此時不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后,飛輪繼續(xù)帶動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),同時啟動柴油機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。
由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力,會產(chǎn)生較大的噪音同時體積也較大,因此被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場合,通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力。