長沙科電電子科技有限公司
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      長沙UPS電源 UPS的電路結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)
      信息來源:長沙UPS電源   發(fā)布時(shí)間:2012-11-26   瀏覽:

      一、 UPS電路結(jié)構(gòu)種類
          當(dāng)前技術(shù)成熟并已形成產(chǎn)品的各種UPS,就其主電路結(jié)構(gòu)和不停電供電運(yùn)行機(jī)制來看,主要有四大類:
      ·后備式
      ·在線互動(dòng)式
      ·雙逆變?cè)诰式
      ·雙逆變電壓補(bǔ)償在線式(delta逆變器)

      1、 后備式是靜止式UPS的初形式,因?yàn)閼?yīng)用得早,用得廣泛,因而技術(shù)和產(chǎn)品都是很成熟的,圖(一)中電路各環(huán)節(jié)的功能為:
      ·充電器:市電存在時(shí),對(duì)蓄電池充電并浮充,如果是長延時(shí)UPS,就要求它有較強(qiáng)的充電能力,或者外加相應(yīng)容量的附加充電器。
      ·DC-AC逆變器:市電存在時(shí),逆變器不工作;市電掉電時(shí),由它將直流電壓(電池供給)變成符合負(fù)載要求的交流電壓,電壓波形有方波、準(zhǔn)方波、正弦波三種形式。

      ·輸出轉(zhuǎn)換開關(guān):市電存在時(shí),接通輸入電源向負(fù)載供電;市電掉電時(shí),斷開電網(wǎng),接通逆變器,繼續(xù)向負(fù)載供電。 智能調(diào)壓:市電存在時(shí),可調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓。
      后備式UPS的性能特點(diǎn)是:
      ·當(dāng)市電存在時(shí),效率高,可達(dá)98%以上;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波取決于負(fù)載電流,UPS本身不 產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),輸出能力強(qiáng),對(duì)負(fù)載電流波峰系數(shù)、浪涌電流系數(shù)、輸出功率因數(shù)、過載等沒有嚴(yán)格地限制;
      ·市電掉電時(shí),輸出有轉(zhuǎn)換時(shí)間,一般可做到4ms左右,足以滿足負(fù)載要求;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),輸出電壓穩(wěn)定精度差,但能滿足負(fù)載要求;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),整機(jī)要靠附加濾波電路提高UPS雙向抗干擾功能;
      ·電路簡(jiǎn)單,成本低,可靠性高;
      ·由于輸出有轉(zhuǎn)換開關(guān),受切換電流能力和動(dòng)作時(shí)間的限制,UPS輸出功率做大有一定困難,當(dāng)前面市的后備式UPS多在2KVA以下。
      2、 在線互動(dòng)式的在線含意是逆變器處于熱備份狀態(tài),同時(shí)兼顧了對(duì)電池充電的功能,提高了后備式UPS的功率容量,減小了市電掉電時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間,提高了對(duì)輸出電壓的濾波作用。
      ·輸入開關(guān):當(dāng)市電掉電時(shí)(指電網(wǎng)失壓),斷開開關(guān),防止逆變器向電網(wǎng)饋電;
      ·智能調(diào)壓:市電存在時(shí),可調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓;
      ·DC/AC逆變器:此逆變器可雙向逆變,當(dāng)市電存在時(shí),逆變方向是AC- DC, 給電池充電并浮充;市電掉電后,逆變方向?yàn)镈C-AC,由電池供電,保持UPS繼續(xù)向負(fù)載供電。
      在線互動(dòng)式UPS的性能特點(diǎn)是:
       
       
      ·當(dāng)市電存在時(shí),效率高,可達(dá)98%以上;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波成份取決于負(fù)載 電流,UPS本 身不產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真;
      ·當(dāng)市電存在時(shí),輸出能力強(qiáng),對(duì)負(fù)載電流峰值系數(shù)、浪涌電流系數(shù)、輸出功率 因數(shù)、過載等沒有嚴(yán)格地限制;
      ·市電掉電時(shí),因?yàn)檩斎腴_關(guān)存在開斷時(shí)間,至使UPS輸出仍有轉(zhuǎn)換時(shí)間,但比后備式要小;
      ·市電存在時(shí),輸出電壓穩(wěn)定精度差,但能滿足負(fù)載要求;
      ·市電存在時(shí),因?yàn)槟孀兤髦苯咏釉谳敵龆,并且處在熱備份狀況,對(duì)輸出電壓尖峰干擾有濾波作用;
      ·電路更簡(jiǎn)單,成本低,可靠性高;
      ·逆變器同時(shí)有充電功能,省掉了后備式UPS的附加充電器,其充電能力要比附加充電器強(qiáng)的多,當(dāng)要求長延時(shí)供電時(shí),無須再增加機(jī)外充電設(shè)備;
      ·由于逆變器與輸出直接接在一起,沒有轉(zhuǎn)換開關(guān)的限制,所以輸出功率可提高到5-10KVA。
      為了進(jìn)一步改善在線互動(dòng)式的功能,可在輸入開關(guān)和智能調(diào)壓之間串接一個(gè)電感,目的在于當(dāng)市電掉電時(shí),逆變器可立即向負(fù)載供電,因?yàn)榇?lián)電感對(duì)逆變輸出反饋到電網(wǎng)的電流有很強(qiáng)的抑制作用,避免了輸入開關(guān)未斷開時(shí)短路逆變器輸出的危險(xiǎn),這樣做可以使在線互動(dòng)式的轉(zhuǎn)換時(shí)間減小到零,使其完全具備雙逆變?cè)诰式的轉(zhuǎn)換功能,同時(shí)還增加了整個(gè)UPS的抗干擾能力。但是,這樣做卻帶來了降低UPS輸入功率因數(shù)的不良后果。
      3、 雙逆變?cè)诰式
      當(dāng)前,絕大多數(shù)在線式,特別是大功率在線式UPS,大都采用了雙逆變電路結(jié)構(gòu)
       ·逆變器(Ⅰ):該逆變器為AC-DC單向逆變,當(dāng)市電存在時(shí),它完成對(duì)電池的充電,并通過逆變器(Ⅱ)向負(fù)載供電,該逆變器多為整流或可控整流電路;
       
       ·逆變器(Ⅱ):該逆變器為DC-AC單向逆變,當(dāng)市電存在時(shí),它由逆變(Ⅰ)取得功率后再送到輸出端,并保證向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源;當(dāng)市電掉電時(shí),由電池通過逆變器(Ⅱ)向負(fù)載供電;
       ·旁路開關(guān):平時(shí)處在斷開狀態(tài),當(dāng)逆變電路發(fā)生故障,或者當(dāng)負(fù)載有沖擊性(例如啟動(dòng)負(fù)載時(shí))或故障過載時(shí),逆變器停止輸出,旁路開關(guān)接通,由電網(wǎng)直接向負(fù)載供電,旁路開關(guān)多為智能型的功率容量很強(qiáng)的無觸點(diǎn)開關(guān)。
      雙逆變?cè)诰式UPS的性能特點(diǎn)如下:
       ·因?yàn)椴还苁须娪袩o,負(fù)載的全部功率都由逆變器給出,所以可以向負(fù)載提供高質(zhì)量的電源,例如輸出電壓穩(wěn)定精度、頻率穩(wěn)定度、輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)、波形失真度等指標(biāo),都是比較高的;
       ·市電掉電時(shí),輸出電壓不受任何影響,沒有轉(zhuǎn)換時(shí)間;
       ·因?yàn)闊o論市電有無,全部負(fù)載功率都由逆變器供出,UPS的功率余量有限,輸出能力不理想,所以對(duì)負(fù)載提出限制條件,例如輸出電流峰值系數(shù)(一般只達(dá)到3:1)、過載能力、輸出功率因數(shù)(一般為0.8)、輸出有功功率小于標(biāo)定的KVA數(shù),應(yīng)付沖擊性負(fù)載的能力等;
       ·由于逆變器(Ⅰ)多為整流電路,對(duì)電網(wǎng)形成電流諧波干擾,輸入功率因數(shù)低,經(jīng)濾波后,小的諧波電流成份在10%左右,而輸入功率因數(shù)只有0.8左右,如果在逆變器(Ⅰ)中使用功率因數(shù)校正技術(shù),則可把輸入功率因數(shù)提高到接近1,輸入電流諧波成份也會(huì)大幅度降低;
       ·在市電存在時(shí),由于兩個(gè)逆變器都承擔(dān)100%的負(fù)載功率,所以整機(jī)效率低,10KVA以下的UPS為80%左右,50 KVA的可達(dá)85-90%,100 KVA以上的可達(dá)90--92%。
      4、 雙逆變電壓補(bǔ)償在線式技術(shù)是由美國APC Silcon首先提出并在三相大功率UPS中形成產(chǎn)品的,同樣是雙逆變電路結(jié)構(gòu),同樣是在線工作,但是,由于它成功地把交流穩(wěn)壓技術(shù)中的電壓補(bǔ)償原理用到了UPS的主電路中,相對(duì)雙逆變?cè)诰式UPS,Silcon DP300E系列大功率UPS在適應(yīng)電網(wǎng)環(huán)境并且不干擾破壞電網(wǎng)、在輸出能力和可靠性等多項(xiàng)UPS主要指標(biāo)方面都有了新的突破。APC Silcon稱此電路結(jié)構(gòu)為Delta逆變技術(shù)。




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