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UPS技术作用简介
时间:2005-02-18 18:01:55 点击次数:

 UPS,全名Uninterruptible Power Supply, 不间断电源。是一种将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压转换成交流电压的系统设备,可以保证电源的安全,为部分对电源稳定性要求较高的设备提供不间断电源。它们被应用于许多领域,包括工业制造工艺、电信、数据中心、医疗器械和小型办公室或家庭办公环境中,又被称为 S.O.H.O。不间断电源通常包括基于MOSFET的逆变器,采用12V或24V铅酸电池供电。在额定功率更高的系统中,需要更高的电池电压来限制工作电流。42V和72V系统的存在也是基于相同的原因,但由于这些系统不太常见,因此本参考设计的基础是12V电池。UPS的电池可内置或外置,汽车电池是外部使用的,内部使用密封铅酸电池。UPS 系统可分为三大类:离线/待机 UPS, 线上交互式 UPS, 在线/双转换式 UPS。离线/待机式当交流线路出现电压时,继电器绕过逆变器,逆变器保持关机状态。电池充电器工作,保持电量充满状态。若交流电源故障,继电器将UPS输出切换到逆变器,逆变器在10至20毫秒的短暂中断后启动,提供备用电源。UPS技术作用简介(图1)离线(待机)UPS 主要用于小型办公室或家庭办公环境,也可称为 SOHO。离线 UPS 容量通常在 0 到 10 kVA 之间。该方案涵盖了主要的电源分立式解决方案,通常分为基于 低频变压器和基于 高频变压器的两类系统。它使用的场景是:当交流线路出现电压时,继电器绕过逆变器,逆变器保持关机状态。电池充电器工作,保持电量充满状态。若交流电源故障,继电器将UPS输出切换到逆变器,逆变器在 10 至 20 毫秒的短暂中断后启动,提供备用电源。线上交互式与离线式UPS类似,但包含了一些交流线路调制功能,可以调节交流电流输出,在低线和高线输入电压情况下进行补偿,提供更稳定的输出电压。该系统是线路调制器和离线式 UPS 的结合体。UPS技术作用简介(图2)在线/双转换式在电池充电时,交流电输入被转换为直流电,然后再转换回交流电。由此在交流线路故障时,系统将无缝切换到备用电池,让输出持续不间断运行。这类系统在任何条件下都能提供稳定、干净的交流电输出,但转换过程中会有固定的效率损耗。更为复杂的系统通过在交流线路工作期间部分绕过两个转换级来缓解这种情况,因此只有少量的电量会通过它们。如果交流电输入发生故障,逆变器级能在不中断输出情况下满负载工作。UPS技术作用简介(图3)UPS目前的技术趋势服务器、数据中心和工业自动化等应用需要双转换式UPS拓扑结构。UPS系统通过两阶段的流程向连接的设备供电。首先,它们将输入的交流电转换为直流电,然后将直流电转换为调制后的纯正弦波交流电。在停电期间,UPS系统将电池存储的直流电转换为交流电。此外,在内部故障或过载的情况下,它们会自动绕过内部元件,直接向连接的设备供电。直流-交流系统将直流电转换为调制后的纯正弦波交流电压。在此阶段,首选 2 级 或 3 级 NPC 1/NPC 2 拓扑,特别是 3 级 NPC 1/ NPC 2 因其较高的效率而被广泛使用。3 级 NPC 1 可用于 600 V 设备,是最适合 20 kHz 以上开关频率操作,和高输出电压 UPS 型号的拓扑结构。3 级 NPC 2 可用于 600 V 和 1200 V 设备,是最适合 20 kHz 以下开关频率操作的拓扑结构,也是低输出电压 UPS 型号的最佳选择。随着全球范围内日益增强的减少碳排放意识和承诺,相当程度上导致了更严苛的合规性,因此增加了高能源成本的风险,从而推动了更高效 UPS 市场的发展。此外,还有一个市场趋势是客户要求更小的 UPS 单元提供相同质量的保护。拥有成本和有限的空间是这一趋势的来源。UPS单元的体积越小,重量越轻,运行成本就越低,可用于核心业务或进程的空间就越多。

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