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不间断电源基础知识解析

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-05-28 15:36    浏览量:

  UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不间断电源,是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄▷•●电池)与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路将直流电转换城市电的系统设备。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如电磁阀、压力变送器等提供稳定、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就是一台交流式电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将电池的直流电能,通过逆变器切换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。UPS 设备通常对电压过高或电压▪…□▷▷•过低都能提供保护。

  UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求,克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题,以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。

  UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备,传统的维护管理包括:①日常巡检外观,定期更换电池、滤波电容、风机等易损件,大修时做电池活化等;②改造或采用换代设备,使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高,维护人员工作量大,不易实时掌握设备运行状态和关键数据,设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处,获得良好效益。

  UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使用户不•□▼◁▼致因停电而影响工作或丢失数据。

  UPS电源系统由五部分组成:主路、旁路、电池等电源输入电路,进行AC/DC变换的整流器(REC),进行DC/AC变换的逆变器(INV),逆变和旁路输出切换电•●路以及蓄能电池。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,对整流器来说就像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,给负载供电如图1-1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,由储能电池供给负载所需电源,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)。

  当市电正常为380/220VAC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220V或380V交流电压,同时市电经整流后对电池充电。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,此时前面输入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。

  不间断电源的主要优点,在于它的不间断供电能力。在市电交流输入正常时,UPS把交流电整流成直流电,然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电,给后级负载使用。一旦市电交流输入异常,比如□◁欠压了•☆■▲或者停电了又或者频率异常了,那么UPS会启用备用能源-蓄电池,UPS的整流电路会关断,相应的,会把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电,继续给后级负载使用。这就是UPS▼▼▽●▽●不间断供电能力的由来。图1是典型的UPS框图。

  当然,UPS的不间断☆△◆▲■供电时间不是无限的,这个时间受制于蓄电池自身储存能量的大小。如果发生交流停电,那么在UPS的蓄电池供电的宝贵时间内,您需要做的就是赶紧恢复交流电,比如启用备用交流电回路、启用油机发电,实在不行,就只能紧急存盘,保存劳动成果,等待交流电恢复正常后再继续。

  不间断电源现已广泛应用于:矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、计算机业务◆◁•终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、应急照明系统、铁路、航运、交通、电厂、变电站、核电站、消防安全报警系统、无线通讯系统、程控交换机、移动通讯、太阳能储存能量转换设备、控制设备及其紧急保护系统、个人计算机等领域。

  因为UPS是起保障作用的,因此它自身的稳定性更为重中之重。所以,当用户选购UPS产品的时候,不管是中小型企业用户还是其他,首先必须考虑UPS产品的质量,产品的质量是用户选用产品的第一要则,通过质量可以决定你会选择什么品牌的产品,因为我们说品牌之所以称为品牌,是因为它被很多人验证过、认可了,这是第一。

  后备时间是很多用户在购买UPS产品的时候会关注比较多的一个指标。从学术角度讲,UPS就是停电后继续为用户供电,首先这是一个物理学,停电供电只是它的功能之一,功能之二则是保证用户能够有一个干净的电源,保护用户的设备。

  根据负载对输出稳定度、切换时▲●…△间、输出波形要求来确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型的UPS。

  在线式UPS的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强,对非线性负载的适应能力也较强。对一些较精密的设备、较重要的设备要采用在线式UPS。在一些市电波动范围比较大的地区,避免使用互动式和后备式。如果要使用发电机配短延时UPS,推荐用在线式UPS。

  每个用户的网络特点、电力环境都不相同,电源保护要求也随之变化。用户在使用UPS时可能遇到种种问题也不尽相同,用户希望自己购置的是完全适合实际需求的产品和服务,而且关心设备投资的周期、长期回报率及投资风险。而现实是,绝大多数用户▲=○▼缺乏这方面的专业人员,所以,优质的服务体系和主动的服务态度也成为用户选购UPS时必须考虑的一个重要因素。

  为了提高系统的可靠性,建议采用UPS热备份系统,可以系统串联热备份或并联热备份。小容量的UPS(1 ~2KVA)还可以选用冗余开关。可以选用远程监控面板,实现在远端监视和控制UPS工作。可以选用监控软件,实现计算机和UPS之间的智能化管理。可以选用网络适配器,实现UPS的网络化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地区,可以配用防雷器。还要考虑是否能够对网络的使用和对外设进行保护。因为外设越来越来齐全(如打印机、扫描仪),这部分设备也同样需要保护。是否具备电缆线浪涌保护和数据浪涌保护?在无人值班时能否进行自动的系统关机?另外,因为用户商用的桌面的UPS多放在自己的身边,所以在产品的设计风格、制造工艺方面也是需要考虑的。

  如果需要配UPS的设备较多,您可以采用“集中式”或“分散式”两种配备方式;所谓“集中式”,就是用一台较大功率的UPS负载所有设备,如果设备之间距离较远,还需要单独铺设电线,大型数据中心、控制中心常采用这种方式,虽然便于管理,但成本较高。

  “分散式”配备方式是现 在比较流行的一种配备方式,就是根据设备的需要分别○▲◆■-•■□配备适合的UPS,譬如对一个局域网的电源保护,可以采取给服务器配备在线式UPS,各个节点分别配备后备式UPS的方案,这样配备的◆▼成本较低并且可靠性高。

  4)UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电,会降低电池的使用寿命,应尽量避免。

  5)适当的放电,有助于电池的激活,如长期不停市电,每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次,这样可以延长电池的使用寿命。

  6)对于多数小型UPS,上班再开UPS,开机时要避免带载启动,下班时应关闭UPS;对于网络机房的UPS,由于多数网络是24小时工作的,所以UPS也必须全天候运行。

  1.外接大容量电池组:可根据所需供电时间外接相应容量的电池组,但须注意此种方法会造成电池组充电时间的相对增加,另外也会增加占地面积与维护成本,故需认线.选购容量较大的不间断电源系统:此方法不仅可减少维护成本,若遇到负载设★△◁◁▽★▽…◇▼备扩充,较大容量的不断电系统仍可立即运作。

  (1)按以下顺序合闸:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON”。

  (2)按UPS启◇•■★▼动面板“开”键,UPS电源系统将徐徐启动,“逆变”指示灯亮,延时1分钟后,“旁路”灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机。

  只需按UPS面板“开”键,约20分钟后,即可开启电脑或其它◆●△▼●仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈“OFF”状态)。

  先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板“关”键。

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