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UPS电源供电系统
添加时间:2021-04-06 11:00:52

UPS电源供电系统的基础知识


无论你运行的是几台计算机还是很多服务器,UPS不间断电源系统都是数据中心的重要组成部分。

不间断电源(UPS)是一种电力供应系统,它包含一个电池来维持电力供应,以便在发生电涌或断电时为电子设备提供电力。

通常,UPS电源可在断电后会让个人计算机(PC)继续运行几分钟,这样你就可以保存内存中的数据并正常关闭计算机。

现在,许多不间断电源都提供了一种软件组件,可以让你在离开电脑时自动备份和关闭程序,以防断电。

UPS的类型

UPS有几种基本类型,每种都有自己的优点和缺点(如功能,成本等)。

以下是三种主要类型:

1、后备式UPS

后备式UPS是由蓄电池充电机、蓄电池、逆变器和UPS开关等部件组成的。

备用UPS在主电源处于活动状态时为电池充电,但在断电前电池一直处于不活动状态。当发生断电情况,UPS会切换到备用电池电源,让用户有时间切换到较长期的备用电源,或者正确地关闭连接的设备。

优点

体积小,效率高,价格低廉,运行费用低;

由于在正常情况下逆变器处于非工作状态,电网电能直接供给负载,因此后备式UPS的电能转换效率很高。

缺点

负载同上线供电系统没有真正隔离;

较长的转换时间,缺少真正的静态开关,这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等),但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心,电话交换机等);

输出电压不能调整;

输出频率取决于交流输入电源的频率,也不能调整。

2、在线式UPS

(1)由于在线式UPS无论是在市电正常时,还是在市电中断由机内蓄电池向逆变器供电期间,它对负载的供电均是由UPS的逆变器提供。正因为如此,从根本上消除了来自市电电网的任何电压波动和干扰对负载工作的影响,真正实现了对负载的无干扰稳压供电。这显然不是任何一种抗干扰交流稳压电源所能解决的。当市电电压变化范围为180~250V时,它的输出电压稳定范围可达220V±3%,正弦波的工作频率稳定范围在50Hz±1%。


(2)在线式UPS输出正弦波的波形失真系数最小,一般小于3%。

(3)市电中断时在线式UPS能真正实现对负载的不间断供电。只要机内蓄电池能向UPS逆变器提供能量,无论市电是否中断,在线式UPS都是由逆变器向负载供电。因此,从市电供电到市电中断的过程中,在线式UPS内部并没有产生任何转换动作,其对负载供电的转换时间为零。

(4)在线式UPS同后备式UPS相比,具有优良的输出电压瞬变特性。一般在l00%负载加载或100%负载减载时,它的输出电压变化范围为1%左右,这种变化的持续时间一般为1~3周波。

(5)在线式UPS一般采用20kHz以上的PWM技术,其噪声较小,约为50dB。

(6)在线式UPS的控制电路中,采用输入变压器、输出变压器及光电耦合器件等将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来,因而电路的可靠性得到了极大的提高。这种UPS的故障率一般都很低   。

双变换UPS

无旁路的双变换UPS的电路结构,由整流器/充电机、逆变器、蓄电池充电机(选件)、蓄电池开关等组成。

该UPS不是根据需要从主电源切换到备用电源,而是将所有交流电源转换为直流电。一些直流电源为电池充电,其余部分转换回交流电以为连接的设备供电。这种双重转换过程基本上可以防止任何电源事件到达设备,从而产生最大的保护级别。

优点:

  • 无论逆变器的供电是由交流电源或是电池,它提供负载的电源都是连续的;

  • 负载同上线供电系统相隔离,因此防止了任何上线的干扰送给负载;

  • 很宽的输入电压容限范围和精准的输出电压调整;

  • 在交流输入电源发生故障时,立即转换到电池放电方式运行;

  • 可以不中断供电地转换到旁路方式;

缺点:

  • 价格较高;

  • 因为100%的负载功率需要经过整流和逆变两次电力变换,损耗较大,降低了系统总效率;

  • 由于双变换UPS输入端一般都采用相控整流器,相控整流器产生的输入谐波电流对交流输入电源造成严重干扰。

如果你只是运行一台机器,比如在小型办公室或家庭式办公室环境中,那么备用UPS可能刚好满足你的要求。

交互式UPS有助于降低UPS的能耗,其高可用性、简单的设计和相对较低的成本使该系统成为小型企业的最佳选择。

但对于大型数据中心来说,宕机是不可接受的,其设备必须受到保护,不能受任何电源质量问题的影响,因此备用UPS甚至是互动式UPS都不够满足。在这些情况下,双变换UPS电源至关重要的。

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