不间断UPS电源的工作原理

编辑来源: 美克能源       发布时间: 2018-1-9
导读:

不间断UPS电源的工作方式来分,可分为在线(ON-line)式UPS和离线(off-line)式UPS。离线式UPS又称后各式UPS,它还可分为正弦波输出、方波输出、带稳压的或不带稳压的。

(1)后各式UPS 后各式UPS是指UPS中的逆变器只在市电中断或欠压失常状态(欠压值约在170V,即UPS投人电压)下才工作,向负载供电,而平时逆变器不工作,处于各用状态。

图1为后各式UPS电能流程图。市电供电正常时,市电一方面直接通过交流旁路支路转换开关,经滤波器输出至负载;另一方面通过电源变压器,经整流后变成直流电,再经充电回路向蓄电池组充电。当市电供电中断时,蓄电池储存的电能通过逆变器变成交流电,经滤波器继续向负载供电。

UPS电源

  图1 后备式UPS电能流程图

在后各式UPS中实际电路也含有各种保护、告警等控制回路,比较复杂。

(2)在线式UPS 图2为在线式UPS电能流程图。市电供电正常时,市电经过电源变压器、整流器后,一路经逆变器、滤波器输出至负载;另一路经充电回路向蓄电池组充电。当市电中断,蓄电池组端电压低于设定值或逆变器故障时,市电就通过旁路支路经转换开关、滤波器向负载供电。由此可见,不管市电正常或中断,在线式UPS的逆变器总是在工作。

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  图2 在线式UPS电能流程图

(3)UPS的主要组成部分 UPS主要由逆变器、蓄电池、整流器/充电器和转换开关等组成。逆变器主要由晶体三极管、变压器和控制回路等组成,其作用是变直流为交流输出,它是UPS的核心部分,UPS的技术性能、质量主要取决于它。蓄电池是UPS储能装置。UPS中的蓄电池应具有良好的大电流放电特性,能经得住反复地充放电,寿命要长,目前UPS常用的是免维护密封式铅酸蓄电池。整流器/充电器是把市电变成直流电,为逆变器和蓄电池提供电能的装置。转换开关(静态开关)的作用是通过瞬时的高速检测回路,当市电有干扰或出现大的浪涌时,把UPS迅速转到旁路输出,以保护UPS;它的第二个作用是提供维修通道。对转换开关要求切换时间快、过载能力大。

(4)各类UPS的特点

①在线式UPS的特点。

a.在线式UPS都为正弦波输出,其最显著的特点是实现了对负载的真正不间断供电。

b.在线式UPS实现了对负载的抗干扰供电。因为在线式UPS无论由市电或蓄电池对负载供电,都要通过逆变器进行,这就可能从根本上消除来自市电电网上的所有电压波动和电干扰对负载的影响,UPS始终向负载提供一个稳压稳频的高质量交流电源。而且,在线式UPS的正弦失真系数最小。

c.与后各式UPS相比,在线式UPS具有优良的瞬时特性时,它在100%负载加载或减载时,其输出电压的变化小于4%,时间约10~40ms。

d.在线式UPS具有较高的工作可靠性。

②后备式正弦波输出的UPS的特点。

a.一般后各式正弦波输出的UPS电路中均采用抗干扰式分级调压稳压技术,当市电在180~250V的范围内时,能输出一个具有抗干扰的稳压的正弦波电压。

b.切换时间较短,约4ms,最短2ms。

c.其输出端的零线和火线是固定的,这是因为UPS中市电供电或逆变器对负载供电都是由同一电源变压器来完成。所以用户在连接这种UPS时,应符合厂家的规定。后各式正弦波输出的UPS都有零、火线判错电路,一旦发现输人端零、火线与UPS要求的不一致,UPS会自动保护,没有输出。还需指出的是,后各式UPS中220V输人的零线就是UPS控制线路的地线。

③后各式方波输出的UPS的特点。

a.与后各式正弦波输出的UPS一样,该线路中采用抗干扰式分级调压稳压技术,当市电在180~250V之间变化时,它的稳压精度在5%~10%;市电中断时,逆变器对负载提供∵个稳定度在±5%、无干扰的方波电源。

b.方波输出的后备式UPS的控制线路中未采用与市电同步的技术,其切换时间相应比正弦波输出的后各式UPS要长一些,约4~9ms。

c.与后各式正弦波输出的UPS一样,它的输出端零、火线是固定的。使用时,交流输入端的极性应符合出厂规定。

d.不能接像日光灯那类性质的负载,否则会达不到机器的出厂指标,或损坏UPS本身。并且,它不能进行频繁的关闭和启动。UPS关机后,如马上再启动,它就不能正常工作,此时无电压输出且蜂鸣器长鸣,称为启动失败。所以,关机后,如需重新开机,要等6s以上时间。

关键词:UPS电源

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