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主题:三种UPS的技术特点和工作原理解析

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随着工业自动化规模和电路板精维修密度的不断发展,传统旋转模式ups的应用已经很难满足很多精密的工业要求。目前,在德国、日本等工业发达国家,在线ups和在线互动ups已经被广泛使用于工业、科研、医疗等行业。
在我国静态式ups分为三类:后备式(off line)、在线式(on line)和在线互动式(on line interactive)。三种技术类型的ups中,后备式(off line)还是被最多使用的。
  后备式(off line)ups电源维修比较简单,其工作主要通过传统的工频变压器完成能量的转换的,其电源体积巨大、笨重。后备式(off line)ups电源维修率比较高,成本昂贵,而且在对于一些精密工种操作时,精确度不够高。在工作过程中,如果市电正常时,ups一方面通过输出变压器稳压后给用电设备供电,另一方面通过充电回路给后备电池充电,当电池充满时,充电回路停止工作,在这种情况下,ups的逆变电路不工作。当市电发生故障,逆变电路开始工作,后备电池放电,在一定时间内维持ups的输出。可见ups存在一个从市电供电到电池供电的转换过程,这种转换一般是通过继电器来实现,因此会有转换时间,切换期间ups的输出会出现瞬间掉电的现象。不过转换时间很短,一般只有几个ms,并不会影响到计算机的正常工作。出于成本考虑,后备式ups电源工作在逆变状态时输出电压波形失真比较大,廉价的系统电压输出波形多是方波,做得好的可以实现正弦波输出。后备式ups电源在市电供电时具有很高的效率,这一点是显而易见的。
  在线式ups电源一般采用双变换模式。市电正常供电时,交流输入经ac/dc变换转换成直流,一方面给蓄电池充电,另一方面给逆变器供电,逆变器自始自终都处于工作状态,将直流电压经dc/ac逆变成交流电压给用电设备供电。这样的工作模式带来的好处是:对外界电网的各种干扰起到了很好的隔离作用,交流输出波形“干净”(不带任何干扰,接近于标准的正弦波),波形失真小,一般该类ups电源的波形失真系数都能做到3%以下,而且输出电压的电压稳定度和频率稳定度都很高。另一方面当ups电源从市电供电转换到电池供电时其转换时间几乎是零,这种转换时间是我们通常意义上所说的ups转换时间。不过在线式ups电源也存在另一种转换时间,那就是当蓄电池电压低于允许值以下或逆变器有故障时,会发生由正常供电方式向由市电直接旁路供电方式切换的过程,这种切换是通过继电器来实现的,因此也存在转换时间,显然这是一种故障状态,与通常意义的转换时间是不同的。
  绝大多数在线式ups电源都采用的是高频变换技术,能量的变换也都使用的是高频变压器来完成的,这些电源都具有体积小、重量轻、噪声低的特点,但有的在线式ups电源仍然使用的是工频变压器,其线圈工作在高频,磁芯却工作在工频,这种产品笨重,体积大。同样是15分钟的延时时间,3kva的输出容量,使用高频变压器的产品的重量只有使用工频变压器的产品的三分之一,体积也只有五分之一左右。在线式ups电源在市电正常时一般都存在两次能量变换过程,有的产品还是三次变换。由于每次能量变换都不可避免地会有能量损耗,因此正常工作时,在线式ups电源的整机效率要比后备式的低。不过在线式ups电源在为用电设备提供不间断供电的同时,大大地改善了电源的供电质量。
  在线互动式ups电源也称之为三端口式ups电源,使用的是工频变压器。从能量传递的角度来考虑,其变压器存在三个能量流动的端口,端口1连接市电输入,端口2通过双向变换器与蓄电池相连,端口3接输出。市电供电时,交流经端口1流入变压器,在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头接入,同时在端口2的双向变换器的作用下借助蓄电池的能量转换来共同调节端口3上的输出电压,以此来达到比较好的稳压效果。市电掉电时,蓄电池通过双向变换器经端口2给变压器供电,维持端口3上的交流输出。在线互动式ups电源在变压器抽头切换的过程中,双向变换器作为逆变器方式工作,蓄电池供电,因此能实现输出电压的不间断,同样在由市电供电到电池供电的切换过程中也能做到没有转换时间。
  在线互动式ups电源的电路实现简单,没有单独的充电器,带来的是生产成本的降低和可靠性的提高,另一方面这类产品在市电供电工作时也不存在ac/dc、dc/ac的转换,使整机效率有所提高。可以说在线互动式ups很好地结合了后备式ups和在线式ups的许多优点,是一种很不错的变换形式,但是由于在线互动式ups使用的是工频变压器,同样有笨重、体积大的问题。

本文参考摘录自:http://www.caiyadianzi.com
12-03-14 09:54
明天补一点资料
12-03-16 13:22

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