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不间断电源
阅读:6889时间:2010-09-01 16:41:10

  UPS(Uninterruptible Power System ),即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS 将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

简介

    UPS是Uninterruptible Power Supply的缩写,在电源发生故障时, UPS能够给计算机继续供电。

  连接在计算机和电源之间以保证电流不受干扰的设备。UPS 设备使用电池保持计算机在断电之后仍能正常运行一段时间。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。(UPS)
  不间断电源(UPS),在停电时,为计算机或其它设备继续提供电源。UPS可以是下面的一种:
  电池系统。
  旋转UPS,它利用一个大飞轮的惯性来为计算机提供短暂电源。
  运行AC发电机的内燃马达。
  UPS设备有两种类型:联机和旁置。旁置设备只在电源没电时才启动。因此,它必须有可在5微秒内启动它做后援电源的电路。联机设备固定地为计算机提供电源。由于这一特点,它不需要在没电时才打开。如果外面的电源坏了,这个部件内的电池还继续向计算机提供电力。虽然联机UPS是最好的选择,但比旁置UPS要昂贵得多。然而由于联机部件对计算机提供恒定的电力,所以这种电力总是稳定的。
  当购买电池后援系统时,需要对下面设备有些了解:
  这个UPS电池可以提供电力的时间。
  当UPS是在后缓电力操作时,UPS是否向服务器提供 警告系统。
  这个UPS有无消除外来瞬变嗓音的电力调节功能。
  电池的寿命和它随着时间如何降级。
  电池不再提供后援电力时,这个设备能否警告你。
  这些电池是否可换。
  还需知道准备安装UPS的设备电力需求情况。对于服务器,可能安装CPU(和其它附加设备)、监视器、外部路由器、集线器和布线中心。可以通过查看这些设备的后板来发现它们的电力需求。UPS的性能主要用伏安(VA)来衡量,它是指线路的电压乘以电流(安培)。需要把所有连接到这个UPS的设备的电力需求加在一起,然后购买一个可以处理负载的UPS。首先查得这个设备后板上的安培数,并乘以电压值(在美国通常是120伏特),然后将每个设备的这个数字加在一起,并选择一个合适的UPS。
  连接到文件服务器的UPS通常需要一条附加电缆,当UPS在后缓电力工作时,通过这条电缆警告文件服务器。然后,服务器就必须在一定时间内进行下载过程。这个监督器电缆的一端需要有一个立体声插头(为插进旁边的UPS监督器板或一个非PS/2文件服务器的SS键卡)或一个4针鼠标插头(为插入一个PS/2文件服务器的鼠标端口)。这个监督器电缆的另一端需要具有选择的特定UPS所需类型的连接器。
  一些厂商已经为他们的电力保护设备开发了一些高级功能。美国电力转换公司的Smart-UPS系列,通过一种称为PowerChute的软件控制程序,向网络管理人员提供了诊断信息。这个软件是安装在服务器上的,并通过一条电缆与该UPS进行通信。然后,管理人员就可以跟踪电力质量、UPS操作温度、线路频率、UPS输出电压、最大和最小线路电力、电池强度、线路电压和UPS负载。美国电力转换公司(American Power Conversion)在Kingston,Rhode Island。

原理

  AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击。

  DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作。
  控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。

组成

  UPS电源系统由4部分组成:整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检 故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制。

  在电网电压工作正常时,给负载供电如所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池工给负载所需电源,维持正常的生产(如粗黑→所示);当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示)。
  UPS电源系统主要分两大部分,主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分,并与负载属那种性质有关,因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同,通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短,这个时间因各企业情况不同而不同,主要由备用电源的接入时间来定,通常在几分钟或几个小时不等。莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电,因此,UPS电源系统在检测到电网电压中断后,可自行启动供电,且随着储能电池慢慢放电,储能电池的容量随着时间会逐渐降低,考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50%并留有一定的余量,UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时,半容量为1小时。

工作

  当市电正常380Vac时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输 出稳定的220Vac交流电压,同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150[%]负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200[%]额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作,避免在过载或欠载下运行,电源在开机前,首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源(标称额定功率)80[%]的阻性负载设计负载能力,一般带计算机负载时可承受的按下式估算:

  ∑i=1 n Pi≤P
  其中P为不间断电源输出容量(VA),P为第i个负载伏安数
  每套PLC功率: 220V*0.5=110VA
  每台操作站功率: 220V*2A=440VA
  IBM PC客户机及服务器:220V*1.5A=330VA
  则总功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA
  6490VA/0.8=8112VA
  因此,在这条棒材生产线上,采用10KVA的不间断电源比较合适。

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