ups電源范文第1篇
隨著現在越來越多的信息數據化,通信服務器基站的數量也在不斷增加,而通信基站中電源的可靠性和效率是關注的重點。一方面,電源的可靠性直接決定機站的穩定性,即使是瞬間的供電中斷都會使通信基站全部中斷或者癱瘓;另一方面,通信電源的轉換效率影響著電能的損耗,2009年,我國服務器擁有量約為366萬臺,全國數據中心總耗電量約為364億k Wh,約占當年全國用電量的1%[1],至2015我國數據中心總量已超過40萬個,年耗電量超過全社會用電量的1.5%[2],電能消耗量很大,電源效率的提升所能節省的電能相當可觀。
國內傳統的通信基站供電電源有工頻UPS電源、高頻UPS電源和-48 V直流電源3種[3]。工頻UPS電源出現最早,其缺陷也較多,包括結構復雜、輸入功率因數低、電流諧波含量大、效率低、噪聲污染大、蓄電池匹配能力差、電網適應能力差、體積和重量大等,現已慢慢被淘汰。高頻UPS電源克服了工頻UPS電源輸入功率因數低、電流諧波含量大和噪聲污染大的缺點,并在效率、體積和重量上有了一定改善[4]。但其結構仍需經過AC-DC、DC-AC和AC-DC三級變換才能給服務器供電,結構復雜。且蓄電池仍掛接于第一級整流電路輸出直流母線上,蓄電池與服務器之間仍有兩級電路,可靠性較低。針對交流UPS電源存在的問題,研究人員提出了直流電源供電方案并研制了-48 V直流通信電源。其采用了兩級電路結構,前級電路實現功率因數校正和整流功能,后級電路實現隔離和DC-DC變換功能,結構簡單,體積小重量輕,電源最高效率可達92%[5]。且其蓄電池直接掛接于電源輸出與通信服務器之間,在發生斷電時能瞬時給服務器供電,可靠性高。但因其輸出電壓為48 V,導致其輸出電流非常大,需要線徑較大的線纜,增加了線纜成本和布置難度。為了解決以上問題,高壓直流UPS電源方案受到了越來越多的關注。根據國際電聯(ITU)制定的國際標準ITU L.1200和ITU L.1201,高壓直流UPS電源的國際標準輸出電壓范圍為260 V~400 V,過渡電壓范圍為192 V~288 V[6]。中國國內早期以240 V輸出電壓等級作為過渡,現已逐漸靠近國際標準。
本研究介紹一種輸出直流電壓為380 V,采用兩級結構的高壓直流UPS電源系統。在電路結構上,電源前級采用T型三電平整流電路,后級采用輸入串聯輸出并聯型全橋電路;在控制上,通過引入負載電流前饋控制,提高電源的動態響應速度,保證電源在負載劇烈波動時的穩定輸出。本研究針對所提出的方案制作功率為15 k W的一臺樣機,并給出相應實驗波形。
1 主電路結構
主電路由兩級電路組成。前級為實現整流和功率因數調整功能的T型三電平整流電路,后級為實現輸出電壓調整和隔離功能的輸入串聯輸出并聯型全橋電路。
1.1 前級三相T型三電平整流電路及工作原理
多電平PWM整流技術已逐漸成為功率因數校正技術(power factor correction,PFC)的主流,而其中的三電平整流技術較兩電平整流技術性能更加優越,其優點如下:
(1)所使用開關器件少;
(2)開關管所需承受電壓應力僅為直流母線電壓的一半、能有效減小器件開關損耗;
(3)三電平電路開關時因為承受的電壓變化小,可以減小電力電子裝置產生的電磁干擾;
(4)三電平電路輸入電流波形更接近正弦波,減小了輸入電流的THD,可以有效減小濾波電感,從而減小裝置體積,降低成本。
本研究所采用的電路為T型三電平整流電路,電路原理圖如圖1所示。
La,Lb,Lc—輸入端起儲能和濾波作用的電感;D1~D6—升壓二極管;Sa1,Sa2,Sb1,Sb2,Sc1,Sc2—三路雙向導通的開關通路;C1,C2—正負母線濾波電容;C3,C4—正負母線儲能電解電容
其工作原理可參考T型三電平逆變電路和VIEN-NA整流電路[7,8]。
1.2 后級交錯并聯型DC/DC變換電路及工作原理
在DC/DC變換電路中,變換器的輸出功率通常與功率開關管數量成正比[9],所以本研究選擇雙管隔離型變換器。其中移相全橋電路與LLC諧振轉換電路相比,其多模塊并聯均流控制簡單,所以本研究選用了移相全橋電路。整流電路輸出母線電壓最大值為800V,為了減小其對開關管的電壓應力,并且減小輸出電流紋波,本研究采用了輸入串聯輸出并聯的結構,并應用了交錯并聯技術,其優點如下:
(1)每個單元全橋電路功率開關器件的電壓電流應力僅為原來的一半,降低了開關損耗;
(2)該電路輸入側上下母線自然均壓,產生自然母線中電,降低了控制系統設計難度;
(3)該電路能有效降低輸出電流紋波,減小輸出濾波電感的體積和重量。
該變換器電路原理圖如圖2所示。其由兩個移相全橋電路單元組成,兩個單元工作頻率都為100 k Hz,經副邊全橋整流電路后電流紋波頻率為200 k Hz,為了使減小輸出電流紋波,兩單元之間錯開90°相角進行驅動控制,每個單元內部采用典型的移相控制方式[10]。其中,Vbus+和Vbus-是兩個單元的輸入,兩者自然均壓幅值相等;為了提高電源效率,Q1~Q8采用了8個COOLMOSFET開關管,D1~D8分別為Q1~Q8的體二極管,C1~C8分別是Q1~Q8的寄生電容;Lr1和Lr2是諧振電感,主要由變壓器的漏感組成,幫助開關管實現軟開關。記Q1~Q4所在電路為A單元,Q5~Q8所在電路為B單元。
該電路整體工作波形如圖3所示。
以A單元為例,移向控制其基本工作原理如下,每個橋臂的兩個開關管均為互補導通,且設有死區,其中Q1、Q3(Q5、Q7)組成超前臂能實現零電壓開關,Q4、Q2(Q8、Q6)組成滯后臂能實現零電流開關。兩個橋臂相應開關管的驅動信號之間相差一定的移相角δ,通過調節移相角的大小來調節輸出電壓幅值,移相角越小,輸出電壓越高,反之則越低。兩單元的輸出電流iLf1和iLf2相差180°相位,如圖3所示,兩者合并后的電流iLf的電流紋波大大小于單個單元電流紋波的兩倍,減小了輸出電流紋波,同時能減小輸出濾波電感和濾波電容的大小。
2 負載電流前饋控制
2.1 傳統電壓電流雙閉環控制
前級AC/DC電路和后級DC/DC電路的傳統電壓電流雙閉環PI控制框圖分別如圖4所示。其有很好的穩態特性,穩態精度高。
AC/DC電路控制框圖如圖4(a)所示,其中電壓環作為外環,電壓環的控制較為簡單,將輸出直流母線上的正母線電壓Vbus+和負母線電壓Vbus-進行相加,將相加值與電壓基準vsum_ref做比較,將比較值再經過PI運算器運算所得輸出作為電流環的基準id_ref;電流環作為內環,電流環的控制較為復雜,首先對流經電感La、Lb、Lc的電流ia、ib、ic進行dq變換,將abc自然坐標系下的電流轉換為dq旋轉坐標系下的電流id和iq,電流環的控制思路是通過控制d軸電流id,實現母線電壓的控制,通過控制q軸電流iq使其為0,實現網側單位功率因數控制。
DC/DC電路控制框圖如圖4(b)所示,其中外環由輸出電壓vout反饋電路形成,內環由霍爾采樣輸出電感電流iL形成。在該雙環控制中,由電壓外環控制電流內環,即內環電流在每一開關周期內上升,直至達到電壓外環設定的誤差電壓閾值,電流內環是瞬時快速進行逐個脈沖比較工作的,并且監測輸出電感電流iL的動態變化,電壓外環只負責控制輸出電壓。
2.2 引入負載電流前饋的電壓電流雙閉環控制
傳統雙閉環控制能獲得非常理想的穩態特性,但是其在負載劇烈變化的情況下,因控制策略自身在結構上存在的滯后性,使得電壓環輸出即電流環基準無法迅速改變,使得輸入輸出能量不平衡,進而導致輸出電壓出現較大的偏差,使得系統動態性能受到影響。對此,本研究根據控制原理中引入負載電流前饋能有效提高系統動態性能的原理,在雙閉環PI控制的基礎上增加了負載電流前饋控制[11],控制框圖如圖5所示。
引入負載電流前饋后的AC/DC電路控制框圖如圖5(a)所示,圖5(a)中虛線框所示引入了負載電流補償變量Δid,其由輸出電感電流iL乘以一定比例后得到。當負載發生變化時,補償量Δid會加在id_ref上迅速調節基準,進而消除了負載電流iL的變化對系統直流輸出的影響,使得直流母線輸出電壓只與電壓控制器輸出vsum有關。此時,vsum的穩態值恰好完全由負載電流前饋通道的輸出決定,電壓環路控制器的輸出為零,這意味著電壓環路控制器在負載突變時只起到微調的作用,保證輸出電壓的恒定。
引入負載電流前饋后的DC/DC電路控制框圖如圖5(b)所示,圖5(b)中虛線框所示引入了負載電流補償變量ΔiL。當有負載擾動時,本研究利用負載電流產生的補償量ΔiL,對iref基準進行快速調節,從而快速使輸出電壓恢復到所要求值附近,再通過電壓環的精細控制來使得系統快速建立平衡。加入負載電流前饋補償后,輸出電壓只與電壓控制器輸出vout有關,輸出負載電流的變化對系統直流輸出的影響已被ΔiL抵消,只需電壓環路在負載突變時起到精確微調作用,引入負載電流前饋減輕了電壓環在負載突變時大范圍調節輸出電壓的負擔,避免了電壓環路控制器由于帶寬低、調節速度慢,從而對系統動態調節造成影響,大大提高了系統動態響應的速度。
3 實驗及分析
為了驗證所提出的高壓直流UPS電源方案,本研究設計制作了一臺樣機進行試驗驗證,交流輸入線電壓范圍為300 V~410 V,輸出直流電壓范圍300 V~400 V,輸出最大功率15 k W。系統參數如表1所示。
實驗平臺如圖6所示。
從50%負載突變為75%負載,再降為50%負載的相關切載波形如圖7~9所示。此時高壓直流UPS電源在三相輸入線電壓為310 V交流、直流母線電壓為600 V、電源直流輸出電壓為360 V。圖中:1號波形—三相T型三電平電路輸出直流母線波形vbus;2號波形—系統直流輸出電壓波形vout,為了觀察其在負載變動時的波動,其基準線已減去360 V;3號波形—交流輸入電流波形iin。由圖9可得輸出電壓因負載突變引起的波動完全恢復僅需0.8 s,且其變化幅值僅為5V,僅為輸出電壓的1.39%。由圖8、圖9可得,因負載電流前饋的引入,當負載突變時,輸入功率會迅速跟隨負載變化,動態響應快,使得母線電壓和直流輸出電壓波動范圍小于1.5%,提高了電源可靠性。
引入負載電流前饋后負載突變時波形如圖7所示。
從50%負載突變為75%負載時波形如圖8所示。
從75%負載突變為50%負載時的波形如圖9所示。
本研究所做樣機效率曲線如圖10所示。
在50%負載至75%負載之間系統效率較高,最高效率為96%,相對傳統-48 V直流電源和高頻UPS電源提高了3%~4%的效率。
4 結束語
本研究提出了一種高壓直流UPS電源的設計方案,并進行了參數設計,研制了一臺15 k W樣機。采用了前級三相T型三電平電路和后級交錯并聯型移相全橋電路,電路結構簡單,最高效率高達96%,在控制方面引入了負載電流前饋控制,實驗證明其動態性能良好,負載突變時系統跟隨非常及時。
本研究仍存在不足之處。首先在輸出電流較小的輕載工作狀態下系統不穩定,后續研究中考慮在輕載下使用其他控制模式;另外DC/DC電路中全橋整流電路的二極管尖峰使用了電阻吸收,后續研究中可改進為能量回饋電路吸收。
摘要：針對傳統通信基站UPS供電電源存在的系統結構復雜、電源效率低、可靠性差的問題,研究采用了一種兩級結構的高壓直流UPS電源。在電路結構方面,電源前級采用了T型三電平整流電路,改善了輸入功率因數和輸入電流THD;后級采用了輸入串聯輸出并聯型全橋電路,并采用交錯并聯技術,減小了輸出電流紋波。在控制方面,引入了負載電流前饋控制,提高了電源的動態響應速度,保證電源在負載劇烈波動時輸出電壓紋波很小。研究結果表明,高壓直流UPS電源的最高效率為96%;其負載突變時恢復時間小于200μs,電壓波動小于5%,動態響應快,輸出特性好。
ups電源范文第2篇
首先, UPS需要更加智能化。一方面, 由于網絡的發展, 使網絡管理員與UPS以及受UPS保護的計算機之間的物理距離明顯拉大了。因此, 在出現供電故障時, 網絡管理員可能來不及在UPS電池電量耗盡之前關閉計算機和UPS的電源, 從而導致系統數據丟失, 嚴重的還會損壞硬件。另一方面, 現代網絡管理員一般都是“日理萬機”:要管理多臺服務器和普通計算機;要管理集線器、路由器等網絡設備;還要管理多臺UPS……管理點的增加, 使網絡管理員很難親自到“現場”監控每臺設備, 這就需要計算機及外設能“自主”應付一些可能預見到的問題, 能進行自動管理和調整, 如自動關閉宿主計算機的操作系統并關閉其電源、定時開關UPS本身等, 并能將有關信息通過網絡傳遞給操作系統或網絡管理員, 便于進行遠程管理。
隨著計算機、網絡通信技術的發展, UPS系統智能化的重要體現是豐富的軟、硬件監控功能。UPS管理軟件的主要功能是保護數據系統, 在特定事件發生時通知用戶和管理員并自動采取應急保護措施。如業界廣泛流行的Power Chute Plus等電源管理軟件, 在電力故障或UPS電能耗盡前, 可通過E-mail、傳呼、彈出式消息等方式通知用戶和管理員, 并能自動安全地保存應用程序數據、關閉操作系統。此類軟件還可支持Windows95/98/2000/NT、Net Ware、Unix等主流操作系統, 并已獲得了相應軟件廠商的認證。另外, 這些軟件還內嵌支持Microsoft Back Office、Lotus Notes、SAP/R3、Oracle、Apche Web Server的自動保護功能, 并可與業界流行的服務器管理工具如CIM、IBM Netfinity Manager、DMI等無縫集成, 從而將UPS納入整個網絡管理體系之中。根據用戶需求 (如財務部門出于安全性考慮) 定制定時開關被保護的計算機系統, 如上班時間前開機、下班后關機等。另外UPS必須具備自檢功能, 定期對主要元部件諸如電池、逆變器、旁路開關及控制電路的狀況進行自檢, 如有異常則以尋呼等方式通知系統管理員, 以防患于未然。
UPS智能附件可提供特定環境下監控UPS系統的能力。例如, 電話撥號卡可通過電話撥號方式對UPS進行遠程監控和自動尋呼;環境監測裝置可實時監測機房溫度、濕度、煙霧等狀況并能自動報警;電源控制單元可對某一UPS的輸出口進行遠程開關等。另外, UPS廠商還開發了適用于機架式安裝的機型, 從而使UPS系統在安裝、監控上與信息系統實現完美的統一?？梢哉f, UPS智能附件可把UPS系統與計算機、網絡通信系統的管理與服務納入同一體系。
一般而言, 企業級用戶選用的UPS數量多、機型復雜、分布區域廣、管理工作量大、效率低。針對這一情況, UPS廠商開發了豐富的集中監控功能。代表性的產品有SNMP適配卡、SNMP Agent軟件、SNMP管理平臺等, 這些產品遵循SNMP協議、MIBⅡ標準, 支持流行網管平臺如HP Open View、Sun Net Manager、IBM Net View、CA Unicenter TNG、Cabletron Spectrum等。此類產品的推出, 使系統管理員可以在局域網、廣域網、Internet及Intranet等層次對UPS進行遠程和集中監控, 極大地減輕管理員的工作量, 提高信息系統的可用性, 最終提高企業的競爭力。
其次, UPS需要更加網絡化。以前的概念是一臺計算機配一臺UPS, 或者說一臺UPS只負責一臺計算機的正常運行。正如同在網絡中需要使用網絡打印機來為多個用戶服務一樣, 在網絡時代, 同樣需要“網絡UPS”, 它擁有更大的蓄電量、可以同時為多臺計算機或其他外設服務, 并能夠通過某種機制達成負載之間的動態配置。
此外, 將UPS系統與Internet技術緊密集成, 增加整個信息系統的易用性在互聯網時代顯得尤為重要。雖然傳統的技術如電話撥號、SNMP協議、Telnet等已實現了對UPS的遠程和集中監控, 但這些技術通常要求特定的設備配置和操作技能。Internet的普及對UPS系統的可靠性提出了更高的要求, UPS廠商如APC已推出了可使用瀏覽器監控UPS的產品, 如Web/SNMP Card、Master Switch、Web Device Manager等。雖然這些只是一個開端, 但毫無疑問, 使用Internet技術監控UPS系統將成為未來UPS技術的主流之一。
摘要：隨著信息產業的迅猛發展, 整個網絡設備對UPS電源要求越來越高, 互聯網時代UPS電源的發展趨勢將趨向智能化、網絡化、實時性要求高。
關鍵詞：互聯網,UPS電源,智能化,網絡化,實時性
參考文獻
[1]《現代UPS電源及電路圖集》.
[2]《電源 (中、小型UPS不間斷電源和直流穩壓電源) 》.
[3]《新型UPS不間斷電源原理與維修》.
ups電源范文第3篇
隨著信息技術的高速發展, 公司企業、政府機關、金融部門、大專院校、科研醫療等建筑大都建有自己的電子信息機房, 數據安全已成為普遍關注的問題。由于電子信息機房功率密度的不斷增加和對供電可靠性要求的不斷提高, 使得作為計算機、網絡、通信等系統設備保護者的UPS電源的需求量日益增加。因此, 如何經濟合理地對不同等級的電子信息機房設置不同的UPS, 是設計和采購中的重要問題。盡管目前UPS的整體技術性能得到了長足發展, 但由于價格因素及不同等級系統設備的需求差異, 使得我國當前市場上的UPS品牌繁多, 分類也不規范。這樣雖然給設計者和用戶帶來了較大的選擇空間, 但同時也帶來了許多疑惑。
2 UPS不間斷電源的分類
UPS不間斷電源是一種含有儲能裝置, 以整流器、逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統、IDC信息數據中心及其他電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時, UPS將市電穩壓、凈化后供應給負載使用, 此時的UPS就是一臺交流穩壓器, 同時它還給機內蓄電池組充電;當市電中斷 (事故停電) 時, UPS立即將機內電池的電能, 通過逆變轉換的方法向負載繼續供應交流電, 使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞, 運行數據不丟失。
一般來說, UPS電源從工作原理上可分為后備式 (Off-Line離線式) 和在線互動式 (Line-Interactive) 及雙轉換在線式 (Double-Conversion) , 又稱為在線式 (OnLine) 三種。
2.1 后備式UPS
后備式UPS是個人計算機中應用最多的類型。在圖1所示的工作原理圖結構中, 轉換開關設置為選擇濾波后的交流輸入作為主電源 (圖中實線路徑) , 一旦主電源出現故障, 就會切換到電池/逆變器作為備用電源 (圖中虛線路徑) 。逆變器只在電源出現故障時才啟動, 因此稱作“后備式”。這種設計的主要優點是效率高、尺寸小、成本低。如果采用適宜的濾波電路和浪涌保護電路, 這些系統還可以提供適當的噪聲過濾和浪涌抑制功能。
2.2 在線互動式UPS
在線互動式UPS是小企業、網站、部門服務器的最常用設備。在此設計方案中, 電池到交流電源的轉換器 (逆變器) 始終連接到UPS的輸出端。如果在輸入交流電源正常時, 反向操作逆變器就會給電池充電。一旦輸入電源出現故障, 轉換開關就會打開, 并通過電池向UPS輸出端供電。與后備式UPS拓撲結構相比, 逆變器始終打開且與輸出端保持連接, 進一步增強了濾波效果, 同時降低了轉換瞬態過電壓。這種UPS設計方案具有效率高、體積小、成本低和可靠性高等特點, 并可校正過低或過高的市電電壓, 因此在功率范圍0.5k VA~5k VA的應用領域中占絕對優勢, 如圖2所示。
2.3 雙轉換在線式UPS
雙轉換在線式UPS是10k VA以上功率范圍的UPS電源最常用的類型。在圖3所示的雙轉換在線式UPS結構圖中, 除了主電源路徑是逆變器 (而非交流主電源) 外, 其余與后備式UPS設計相同。在雙轉換在線式UPS的設計中, 輸入交流電發生故障并不會激活轉換開關, 因為輸入交流電一直在給備用電池充電, 由備用電池向輸出逆變器供電。所以, 在輸入交流電源出現故障時, 無需時間進行在線運行狀態轉換。在這一設計中, 整流器和逆變器將轉換全部的負載功率。這種UPS提供了非常理想的供電輸出性能, 但功率部件的持續工作使其與其他設計方案相比, 可靠性有所降低。此外, 大型電池充電器獲得的輸入電源通常是非線性的, 可能對建筑供電系統產生干擾或導致備用發電機發生故障。
從原理上看, 在線式UPS同后備式UPS的主要區別在于:后備式UPS在有市電時僅對市電進行穩壓, 逆變器不工作處于等待狀態。當市電異常時, 后備式UPS會迅速切換到逆變狀態, 將電池電能逆變成為交流電并對負載繼續供電。因此后備式UPS在由市電轉逆工作時會有一段轉換時間, 一般小于10ms;而在線式UPS采用雙變換模式, 市電正常供電時, 交流輸入經AC/DC轉換成直流, 一方面給蓄電池充電, 另一方面給逆變器供電, 逆變器自始至終都處于工作狀態, 將直流電壓經DC/AC逆變成交流電壓給用電設備供電。因此在市電異常轉電池放電時沒有中斷時間。
所謂在線互動式UPS, 是指在輸入市電正常時, UPS的逆變器處于反向工作給電池組充電, 在市電異常時逆變器立刻投入逆變工作, 將電池組電壓轉換為交流電輸出, 因此在線互動式UPS也有轉換時間。同后備式UPS相比, 在線互動UPS的保護功能更強, 逆變器輸出的電壓波形也更好。
在線互動式與后備式UPS的區別是, 變換器時刻處于熱備份狀態, 市電/逆變切換時間比后備式要短。相對在線式UPS而言, 它的電路結構簡單, 生產成本較低, 另一方面這類產品在市電供電時也不存在AC/DC、DC/AC的轉換, 使整機效率有所提高。但在電網電壓正常時, 由于它是直接通過工頻變壓器供電給負載, 所以負載使用的同樣是伴隨著諧波和尖峰的交流電源, 不利于高端設備的使用。市電逆變切換時, 也存在切換時間。
總的來說, 后備式UPS對負載的保護最差, 在線互動式略優之, 在線式則幾乎可以解決所有的常見供電質量問題。
3 UPS不間斷電源技術指標
UPS產品是電子信息系統機房的必備設備, 許多用戶對UPS產品標稱的各參數指標和使用技術缺乏全面的了解, 因此在設計與選購UPS產品時難免會存在一些問題。
UPS作為保護性的電源設備, 它的技術指標、性能參數具有重要意義, 這是在設計與選購時考慮的重點, 如輸入電壓、輸出電壓、頻率、波形畸變等。市電電壓輸入范圍寬則表明對市電的利用能力強 (減少電池放電) ;輸出電壓、頻率范圍小則表明對市電調整能力強, 輸出穩定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性。UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數, 這些重要參數決定UPS對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好, 保護能力也越強。
用各種技術指標評價一臺UPS的優劣時, 要有輕重之分, 還要根據電網條件、用電環境、自然環境、用電設備的特殊要求、使用和維護水平等因素進行判斷, 以下幾個問題值得注意。
(1) 不要過分追求UPS常規電氣性能指標的優化。對UPS來說, 常規電氣性能指標, 如轉換時間、電壓和頻率穩定精度、波形失真度等均需要考慮, 但無需過分追求。對負載而言, 大部分UPS在這些指標上都可以滿足負載的要求, 不應成為評定優劣、是否選用的標準。
作為電網與負載的中間環節, UPS要能適應當地電網環境, 并且在運行中不能對電網產生不良影響。一臺UPS對電網的適應能力主要指電網電壓的變化范圍、頻率變化范圍、波形失真和各種干擾情況下的運行能力。根據我國電網情況, UPS允許的電壓變化范圍一般做到±25%, 在頻率變化50Hz±5%范圍內能正常運行。
(2) 不應忽視對UPS輸入功率因數和諧波電流大小的要求。輸入功率因數低和輸入電流諧波成份大意味著對電網的干擾大, 特別是大功率UPS, 一般都是雙逆變在線式結構, 由于輸入端有整流電路, 往往其輸入功率因數只有0.8, 而諧波電流高達20%~30%。也就是說, 如果UPS由電網引入的有功功率為30k W, 同時也就有12k W左右的無功功率在電網與UPS間流動, 這對電網的影響相當嚴重。如果由柴油發電機帶動UPS, 就需要發電機的功率容量是UPS功率容量的2倍, 甚至更大。
UPS電路中的主要功率部件是逆變器, 由它產生的高頻干擾有可能反饋到電網中去, 因此UPS電路本身應該具有去耦、諧波抑制電路等設計, 防止UPS對電網構成污染。
(3) 重視對UPS輸出能力和可靠性指標的考察。UPS的平均無故障工作時間MTBF僅是一個估算可靠性的參數, 影響此數值的因素很多, 是一個無法檢測的參數;而UPS輸出能力的各項性能指標都是可量化的可靠性指標, 在同等運行條件下, 效率高、輸出電流峰值系數大、過載能力強的UPS, 其可靠性必然高;效率低則意味著UPS本身損耗大、發熱量大, 這會加快元器件的老化、縮短使用壽命。
(4) 注重對總體成本的考慮。購買時不僅要考慮購買價格, 而且還要考慮UPS本身效率高低所造成的使用運行費用及維護費用。
4 UPS供電系統解決方案
4.1 UPS后備時間
UPS依后備時間可分為標準型及長效型。標準型UPS后備時間為3min~15min, 長效型一般后備時間為30min~8h。標準型UPS指單臺UPS已內置小容量電池 (裝在主機機箱內) , 市電斷后供電時間較短 (滿載下僅需幾分鐘) 。而長效型UPS則根據后備時間的要求外配不同容量電池, 還需另配電池柜或電池架、電池之間的聯線、電池柜或架到UPS主機的聯線和電池開關, 安裝在UPS主機柜外, 供電時間由半小時到幾小時不等, 依用戶需要而配置。換言之, 標準型UPS廠商已設定好放電時間;而長效型UPS則是由客戶自己選定放電時間。如遇設備停電時, 只需存盤、退出即可, 應選用標準型UPS;如果設備停電時, 仍需長時間運轉, 則必須選用長效型UPS。當市電停電時間短且自備發電機能及時供電時, UPS的供電時間可按10min配置, 如市電停電時間長或自備發電機不能及時開機供電, UPS的供電時間一般按30min以上配置。
實踐證明, 無謂地加大蓄電池容量是不能保證電子設備安全運行的, 而且也不科學、不經濟。首先要從確保直流電源穩定可靠的觀念向確保交流電源穩定可靠的觀念轉變, 因為只有確保交流電源的穩定可靠, 才能確保直流電源的穩定可靠, 從而確保機房環境的穩定可靠。在確保交流電源穩定可靠的前提下, 蓄電池的容量配置可以適當減少。目前, 大部分智能建筑內都配置了性能優越的備用發電機組, 一旦市電中斷, 均能在5s~15s內啟動供電, 這大大縮短了蓄電池的放電時間, 從而減少蓄電池容量的配置。這樣, 既能節約建設資金, 又能確保交流電源的穩定可靠。
4.2 UPS使用方式
4.2.1 單機使用
通常負載量少于20k VA且不是關鍵負載的情況下, 會使用單臺UPS對負載進行保護, 當出現市電不能正常供給時, 將由UPS對負載設備供電, 其優點是結構簡單、成本低廉, 缺點則是沒有備份, 當此臺UPS進行檢修或發生故障時, 負載不能得到保護, 如圖4所示。
4.2.2 串聯熱備份方案
本方案是并機早期的鏈接方式, 因受當時并機技術的制約, 本方案中設備的使用率較低, 安全可靠性有限, 不能滿足用戶的更高安全要求, 目前此種方案很少使用。由于兩臺UPS無需在同一控制程序下協調工作, 無需通信鏈接, 所以只要UPS功率滿足負載要求的前提下, 可以使用不同品牌的UPS, 如圖5所示。
優點:靈活性高, 不受品牌限制;安裝簡單, 無需額外調試;不增加額外輔助電路, 不增加購置成本;可作N+1熱備份, 可分期擴容。
缺點:瞬時過載能力低;兩機老化不一致;備機電池長期不處于浮充狀態, 影響電池壽命。
4.2.3“1+1”冗余并機方案
在用戶既要求提高安全可靠性又要求提高設備使用率的情況下, 隨著并機技術的不斷發展, 可實現兩臺UPS在同一控制程序下協調工作, 根據此種工作方式稱之為“1+1”冗余并機。正常工作時兩臺UPS各承擔50%負載;若其中一臺UPS出現故障, 另一臺UPS自動承擔100%發電, 故障UPS自動退出并機模式;當故障UPS維修好以后可直接投入并機, 兩臺UPS自動均分負載;若故障UPS退出并機還沒有維修好, 而帶載UPS也出現故障, 此時將自動切換至帶載UPS的旁路;當兩臺UPS全部維修好以后, 按并機開啟步驟可將兩臺UPS投入到“1+1”冗余并機工作狀態, 如圖6所示。
“1+1”冗余并機相對單機UPS, 多了一臺UPS自動承擔100%負載安全保護措施, 可有效避免逆變器切換至旁路時造成的切換風險, “1+1”冗余并機相對性能穩定的單機其安全可靠性有了較大的提高, 可在同一控制程序下協調工作, 兩機之間需通信連接, 所以兩臺UPS要求必須是同品牌、同系列、同規格的UPS。同時也可以根據負載情況, 擴展到N+1冗余并機。
優點:瞬間過載能力強;沒有瓶頸故障點;自動均分功率。
缺點:存在環流, 不同并機方法具有不同環流。環流增加無功損耗, 降低系統可靠性。這也是區分UPS優劣的標準。
4.2.4 雙總線輸出冗余UPS供電方案
雖然N+1并聯冗余UPS供電系統的可靠性很高, 但從UPS輸出到負載間仍存在諸多故障隱患接線端子老化、保險絲燒毀、斷路器跳閘等。所以雙總線輸出冗余UPS供電方案適時而出, 即2N或2 (N+1) 雙總線UPS系統, 兩套UPS是獨立的, 直接供給雙電源負載, 各承擔50%負載, 單電源負載通過STS或小ATS切換得到兩套UPS系統的電力保障, 從而使整個配電系統得到更穩定可靠的保障, 如圖7所示。
優點:靈活性高, 不受品牌限制;瞬間過載能力強;保險系數高。
缺點:成本高。
5 影響UPS安全運行的基本因素
5.1 解決UPS單機基本技術問題是UPS安全運行的保證
現在有很多出于成本和安全性考慮的新并機方案, 其實若考慮成本只需采用一臺性能穩定的UPS即可, 若經濟條件允許且要達到更高的安全性, “1+1”并機可足夠。很多大型工業用戶在采用并機方案時會有一個很大的誤區, 單機運行不穩定就采用并機方案, 錯誤地理解單機存在的技術問題可以由并機來解決, 雖然并機相對單機在安全性上有較大提高, 但主要影響UPS安全運行的因素是所選用的UPS生產廠家是否有足夠的能力解決單機與并機技術。并機是建立在穩定的單機基礎上, 若單機技術沒有得到很好的解決, 并機出現的問題將更多。
5.2 UPS同時具備兩項功能
(1) 在設備使用期內給負載提供純凈、標準的正弦波交流電源
其實UPS不是孤立連接在獨立的電網中, 電網給UPS供電不是絕對的所需標準值, 存在標準值與非標準值兩種情況。同一電網用電設備越少越接近標準值 (如普通商業使用環境) , UPS故障大多表現為元器件故障, 即硬性故障。用電設備越多越偏離標準值 (如大型工業系統使用環境) , 在元器件質量滿足要求的情況下, UPS多表現為電網因素造成的監測、處理、控制系統故障等, 即軟性故障。外部因素是一個變量, 很難去具體監測和抑制, 且具有較大的隨機性和隱蔽性, 這就是同一UPS在工業環境比商業環境使用更難以實現穩定運行的原因。由于用戶對UPS基本技術了解的局限性, 很難區分上述因素并進行全面的技術分析及安全評估, 而很多UPS廠家因受技術制約又不想區分太清楚, 這是多年來一直困擾大型工業用戶投入UPS與運行要求存在較大差距的主要原因。
(2) 為負載提供非常穩定的不間斷電源保護
隨著UPS技術的不斷發展, 單純地實現UPS給負載提供純凈、標準的正弦波交流電已不是UPS技術的主要難題。UPS技術面臨的真正難題是怎樣實現對負載更穩定的不間斷保護, 而外部因素又難以進行具體地監測和抑制, 具有較大的隨機性和隱蔽性。簡單地說, UPS技術所面臨的難題就是怎樣提高UPS抗擊外部因素的能力, 使UPS運行盡可能少地受制于外部因素, 這是UPS實現穩定運行必須解決的問題, 尤其是要滿足大型工業系統運行要求的UPS。
工業系統負載電壓多為220V, 輸出電壓220V的UPS設計與生產難度要遠高于輸出為380V的UPS, 因I=P/U, 當P為定值時, I與U成反比, 220V時UPS元件所承受的電流強度是380V時UPS的兩倍。當P越大時, 要求元件所承受的電流強度越大, 這對元器件是一個巨大的考驗, 所以380V的UPS功率可以做到1000k VA, 而220V的UPS最大功率都在200k VA以下。220V的UPS元器件所承受電流強度的能力是一個非常重要的指標, 這就是很多UPS使用不久就出現硬件故障的一個重要原因。
UPS并不是連接在一個理想的電網中, 同一電網下設備的運行都會對電網造成沖擊和干擾, 且在電網中的出現具有較大的隨機性和隱蔽性, 因此很難去具體地監測和抑制, 也不可能為UPS裝備一套獨立的、比較理想的電源。在這種情況下, 只有提高UPS自身抗外部干擾的能力, 使UPS運行盡可能少受制于外部因素。UPS的設計方案只有有效地避開外部因素的干擾, 在硬件技術得到充分解決的前提下, UPS才能在設備的使用期內實現穩定運行。
UPS要實現穩定運行需要快速地處理供電系統, 當UPS遇到較大的外部因素干擾時, 能快速地進行處理與控制, 不會因出現UPS無法控制的局面而引發各類故障。為了對負載供電執行緊急保護, 嚴重時中斷負載供電, 每個廠家的設計與控制方案不一樣。因受技術方面的制約, 每個廠家的設備運行穩定性也不一樣, 包括進口設備。所以工業用戶在選購UPS時務必全面地對設計方案進行技術分析和安全評估。
5.3 環境因素
(1) 環境溫度
UPS是由大量半導體器件組成的精密電氣設備, 半導體材料受溫度影響比較大, 當環境溫度大于要求值時, 半導體材料容易老化。靜態開關是由半導體材料做成, 工作時自身會產生一定壓降及通態功耗。工作的靜態開關會產生一定的熱量, 需要散熱器散熱, 當溫度達到80℃~90℃時, 靜態開關將自動進入關閉狀態。雖然有機房空調和UPS風扇進行散熱, 但常年的運行導致粉塵在散熱器上積聚較厚導致UPS風扇故障時, 靜態開關的局部溫度急劇上升, 容易造成靜態開關的自動關閉。
(2) 環境濕度
半導體器件對濕度也有嚴格要求, 濕度太大在遇到機房冷氣時會在設備內形成水霧或細水珠, 尤其在潮濕的雨季, 元器件容易短路造成設備損壞, 不僅帶來經濟損失同時也給負載供電造成安全隱患, 因此機房內安裝的空調要有制冷和除濕功能。
(3) 環境粉塵及化學腐蝕性氣體
UPS由于工作時會產生大量的熱量, 因此為保證散熱便在機器內部安裝多個風扇, 此時UPS尤如一個大功率吸塵器, 會將大量粉塵及化學腐蝕性氣體吸入內部。UPS常年運行未做清潔保養, 大量的粉塵就會粘附在電路板上, 粉塵中含有的金屬微粒會導致高集成的小型元件出現短路, 同時吸入空氣中的水分會形成由粉塵構成的導電層, 給設備和負載造成嚴重的安全隱患。大量粉塵粘在元件或散熱器件表面會使元件溫度高于規定值, 很容易造成元器件損壞, 嚴重時便會造成UPS供電系統癱瘓。
當長期運行的UPS吸入大量化學腐蝕性氣體, 遇到機房冷氣時很容易在高集成元器件表面形成一種腐蝕性膜, 對細小元件及焊接點具有腐蝕作用, 長期如此會造成元器件損壞及焊點虛焊。而這些高集成元器件都集中在微處理器及控制系統中, 會給UPS及負載造成嚴重的安全隱患。
6 UPS不間斷電源日常使用與維護
UPS的科學使用和維護不但可以提高本身使用效率, 還會延長UPS的使用壽命。在正常使用情況下應注意以下幾點:
(1) 不要用來接純感性、純容性負載, 如電動機、空調等。因為電感性負載在啟動時的電流往往是正常工作時額定電流的3~5倍, 容易引起UPS的瞬時過載, 縮短UPS的壽命。UPS適合帶阻容性 (如電腦) 、阻性、感性負載。
(2) 不要滿載運行, 長期滿載使用UPS將直接影響UPS的壽命。對于單臺UPS, 實際負載一般按UPS容量的60%~80%選用;對于N+1型冗余并機UPS系統, 實際負載一般按UPS容量的30%~60%選用, 單臺1.5k W的UPS可帶1k W左右的負載。
(3) UPS主機的維護包括:檢查設備的運行狀況、對需要進行清掃的設備進行除塵清掃、對設備內主要部件進行靜態測試、檢測設備內易損單元 (逆變器、整流器、靜態開關) 、檢查設備的輸入、輸出聯接端子是否牢固、恢復設備運行, 檢測設備的輸出主要性能指標。
(4) 維護好蓄電池。UPS采用的蓄電池大都是免維護的密封電池, 但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水等工作, 所以必要的維護是不可或缺的, 否則同樣會縮短電池的壽命。
電池在使用一段時間后應進行定期檢查, 觀察其外觀是否異常、測量各電池的電壓是否平均等;如果長期不停電, 電池一直處于浮充狀態, 電池的活性將變差, 因此即使不停電, UPS也需要定期進行放電以便電池保持活性。放電一般可3~6個月進行一次, 做法是讓UPS帶一定的負載 (50%以上) , 然后斷開市電, 使UPS電池處于放電狀態, 放電持續時間視電池容量而定, 一般為幾分鐘至十幾分鐘, 放電后恢復市電供電, 繼續對電池充電, 充電時間應不少于8h。另外, 蓄電池也會有自放電現象, 如果長期放置不用, 會使能量損失, 因此需定期進行充放電?？赏ㄟ^測量電池開路電壓來判斷電池的好壞, 以12V電池為例, 若開路電壓高于12.5V, 則表示電池儲能還有80%以上, 若開路電壓低于12.5V, 則立刻進行充電, 若開路電壓低于12V, 則表示電池儲能不到20%, 應更換電池。
(5) 注意防雷接地保護。UPS要有良好的接地和防浪涌保護措施, 以保護UPS內部電路和電池的安全, 確保信息網絡能獲得100%的高“可利用率” (低誤碼率、低丟包率、高接通率) 。
(6) 使用環境要求:電池使用環境要求溫度在0℃~40℃之間, 標準使用溫度為25℃。相對濕度在30%~90%之間, 避免陽光直射并且保持清潔。遠離水、可燃性氣體和腐蝕劑等, 保持UPS的進排風通暢。一般條件下, 正常使用的密封免維護鉛酸電池的使用壽命為3~4年。
7 結束語
現在的UPS產業無論是在智能化的管理方面, 產品可靠性的提高方面, 還是可維護性方面都獲得了前所未有的進步, 并已具備向用戶提供從后備式UPS、在線互動式UPS到各種雙變換式的在線式UPS的能力。UPS單機的輸出功率從百級伏安的小型單相UPS到三進/三出型的百萬級伏安的大型在線式UPS。相關的統計資料表明:小型UPS的平均無故障工作時間為幾萬小時, 大型UPS的MTBF為20~40萬小時。對于由大型UPS所組成的“1+1”型的冗余并機UPS供電系統而言, 其MTBF值高達百萬小時。由此可見不同用戶可以根據自己的經濟實力和所需要保護的電子信息系統設備的重要性來配置所需的UPS。
最初的UPS采用模擬控制方法且有很多局限性。隨著數字處理器計算速度的不斷提高, 使得各種先進的數字控制方法得以實現, UPS的設計也具有很大的靈活性, 設計周期縮短、性能大為提高。UPS的高頻化有效地減小了裝置的體積和重量, 并可以消除變壓器和電感的音頻噪音, 同時改善輸出電壓的動態響應能力。數字化控制方法成了當今交流電源領域的一個研究熱點, 一種必然的發展趨勢就是各種方法相互滲透、互相結合形成復合控制方案。數字化復合控制是UPS控制的一個發展方向。
模塊化也是UPS節能化的主要發展趨勢, 通過模塊化方式的靈活擴容, 可以減少用戶的設備投資浪費現象, 同樣可以節約能源。除了能提高電源供應的可靠性, 企業可根據目前的用電負載要求選配模塊, 而當企業因發展需要擴展時, 再靈活添加相應模塊即可。
摘要：文章對電子信息系統的UPS電源做出分析, 闡述UPS電源進行設置、使用及維護的重要性與必要性, 并提出相應UPS的供電系統解決方案。
關鍵詞：UPS不間斷電源,IDC互聯網數據中心,蓄電池,可靠性,冗余
參考文獻
[1]UPS冗余并聯與雙總線連接供電方案 (一) .《電源技術應用》, 2009 (2)
ups電源范文第4篇
1.1運行環境要求。機房門窗完整, 不漏雨。裝置及周圍地面干凈、整潔、無雜物, 不易產生灰塵。通風良好、設備清潔、通風口沒有障礙物。
各屏、柜內應清潔無塵、無雜物、嚴禁存放易燃易爆物品。安裝場所沒有導電及易爆塵埃, 裝置周圍無嚴重霉菌、無腐蝕金屬和破壞絕緣的腐蝕性或酸性氣體。使用地點無強烈震動和沖擊。
1.2運行性能要求。裝置運行性能良好。各路電源相互切換正常, 各切換裝置切換靈活、電子元器件完好。裝置動作可靠, 試驗及開停機操作方法正確。各元器件的檢查、試驗周期及特性和誤差符合有關規定。UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳逆變性能、穩壓性能、穩流性能、動態特性符合要求。能同時滿足蓄電池充電和逆變器滿載運行需要。
二、設備的檢修方法
2.1日常檢修。巡檢人員應每天記錄UPS的運行情況, 查看電壓、電流值, 發現問題及時處理。檢查各信號燈工作狀態指示是否正常好、正確。保持蓄電池組的外部清潔, 連接線路緊固。
蓄電池組運行狀態關注一下幾個方面。蓄電池的運行溫度, 蓄電池在浮充狀態時不發熱, 若發現個別電池有發熱現象應立即檢查原因, 及時處理。若發現整組電池發熱, 首先應檢查電池的運行狀態 (強充或放電均有一定的溫升) , 是否浮充電流過大或電池組發生外部微短路等現象, 發現問題應及時處理。檢查蓄電池組的線路連接點, 接觸是否嚴密, 有無氧化, 并涂以適量的凡士林油。在檢查外觀時, 應注意查看是否有機械性損壞, 設備內是否有小動物尸體, 設備內部是否落有導電性的污垢或灰塵, 堆積的灰塵是否影響了散熱。
2.2定期檢修。每月測量一次蓄電池組的電壓及單體電池的電壓。每月進行一次模擬市電失電試驗。每年對蓄電池核對容量一次, 了解蓄電池的實際運行容量。并對蓄電池組進行一次活化, 使電池保持良好的技術性能。每年對市電電源切換裝置進行校驗。每年對UPS所有切換模塊進行定期檢驗。
三、檢修方法及檢修質量標準
3.1檢修方法。UPS電源在正常使用情況下, 主機的維護工作很少, 一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時, 檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。
儲能電池組都采用了免維護電池, UPS電源系統的大量維修檢修工作主要在電池部分, 電池檢修工作主要有以下幾種:1) 儲能電池的工作全部是在浮充狀態, 在這種情況下至少應每年進行一次放電。2) 核對性放電, 不是首先追求放出容量的百分之多少, 而是要關注發現和處理落后電池, 經對落后電池處理后再作核對性放電實驗。3) 日常維護中需經常檢查的項目有:清潔并檢測電池兩端電壓、溫度;連接處有無松動, 腐蝕現象、檢測連接條壓降;電池外觀是否完好, 有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備是否正常。
當UPS電池系統出現故障時, 應先查明原因, 分清是負載還是UPS電源系統;是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能, 但它對面而不對點, 對更換配件很方便, 但要維修故障點, 仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障, 顯示的故障內容則可能有誤。遇到此情況請結合現場故障酌情處理。
電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時, 應及時采用相應的方法恢復和修復。
3.2外觀及接線檢查。裝置的硬件配置、標注及接線等應符合圖紙要求, 各部件應清潔良好。
3.3清潔處理。對機柜和插件的污染應進行清潔處理, 以防爬電、短路等不良現象出現。
四、檢修注意安全事項
在檢修UPS的過程中, 應注意安全問題。將機內低壓電路未與市電隔離, 并且電源開關是低壓開關 (有些甚至是輕觸開關) , 應使用隔離變壓器。
由于電瓶的短路電流很大, 檢修測量時若不慎誤短路, 有時會嚴重燒損器件, 因此提倡斷電檢修 (斷開電瓶引線) 。如果UPS的交流保險管損壞, 務必不要圖省事省去保險管不裝, 否則一旦遇到短路可能會造成嚴重的損壞, 甚至會燒毀機內主變壓器。一定要處理好各種絕緣。在進行UPS連接時, 應正確連接交流輸入的極性。
當UPS電源停機時間達到10天以上時, 開機前應浮充10~12小時。使用時應避免兩次開機時間間隔太短, 否則, 極易燒毀機內元件。一般等待時間應在1分鐘以上。
五、總結
UPS不間斷電源是在突然停電時, 保障關鍵設備正常運行的重要后備電源系統, 其能否正常的發揮作用, 與日常的檢修工作密不可分, 可靠的運行環境和科學的維護方法, 是最基本的保障。掌握正確的檢修方法, 才能確保UPS不間斷電源的功能得以實現。
摘要：UPS不間斷電源作為自動化系統安全保障的后備電源, 能否正常的發揮作用, 與可靠的運行環境和科學的檢修方法密不可分的。采取正確的檢修方法, 才能確保UPS不間斷電源系統在突然停電的時候, 正常發揮其重要作用。
ups電源范文第5篇
1 如何設計UPS電源系統
1.1 概述
UPS電源又稱不間斷電源, 它能在市電突然中斷時在一段時間內保證提供穩定的電力, 確保播出設備的正常工作。因此在廣播電視行業得到了廣泛使用, 尤其在廣播電視播出機房和廣播電視衛星地球站更是必不可少的設備。為了更好地使用UPS電源, 有必要了解其工作原理、使用及維護情況。
(1) UPS電源的組成。
UPS電源主要分兩大部分, 主機和蓄電池。主機再細分則由三個主要部分組成:整流、逆變換、開關控制。它的工作流程是交流轉直流, 直流再轉交流, 即AD-DC-AC。整流器將輸入的交流電轉換成直流電向蓄電池充電以及為逆變器供電UPS電源的穩壓功能通常是由整流器完成的, 整流器件采用可控硅或高頻開關整流器, 本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能, 從而當外電發生變化時 (該變化應在系統要求范圍內) , 輸出幅度基本不變的整流電壓。逆變換器將直流電轉成交流電, 輸出電源頻率的穩定則由逆變換器來完成, 頻率穩定度取決于逆變換器震蕩頻率的穩定程度。
(2) UPS電源的工作原理。
在一個UPS電源中, 是依靠蓄電池儲能, 蓄電池可以說是這個電源系統的支柱UPS電源之所以能夠實現不間斷電, 就是因為有了蓄電池, 在市電中斷時, 逆變換器能將蓄電池的電能轉換成交流電能輸出去, 逆變器能將蓄電池的電能轉換成交流電能輸出送出去, 為其他用電設備繼續提供電力。蓄電池除具有以直流電的形式儲存電能的功能外, 對整流器來說就像接了一只大容量電容器, 其等效容量的大小, 與蓄電池容量大小成正比。我們知道電容兩端的電壓是不能突變的, 即可以利用蓄電池對整流器輸出中含有的脈沖的抑制性和平滑性消除脈沖干擾, 起到了電源凈化功能。UPS電源額定輸出功率的大小主要取決于主機部分, 但也與負載性質有關, 因為UPS電源對不同性質的負載驅動能力不同, 一般負載功率應不大于UPS電源額定功率的70%。選擇蓄電池容量時應根據負載功率和提供后備電力時間的長短而定, 這些因素各單位情況不盡相同, 要綜合考慮。要注意的是由于蓄電池的容量會隨著使用時間的增加逐漸降低, 因此選擇時必須保留一定的余量。開關控制則包含逆變換器輸出靜態開關、旁路靜態開關、維修旁路開關。
1.2 計算器電池的工作時間
蓄電池的基本參數:電壓 (2 V、6 V、12V) 容量 (65AH、100AH等) 在實踐過程中, 我們總結出下面的公式, 可以計算出蓄電池的工作時間:蓄電池組容量×電壓/主機額定功率×0.75 (功率因數) =滿載時蓄電池工作時間例如我們的UPS系統, 主機額定工作功率6500W, 3個電池組電壓=12V×10=120V電池組容量=100AH×3=300AH該系統滿載時蓄電池工作時間為:300AH×120V/6500W×0.75=7.4小時說明該系統在斷電時蓄電池至少可以工作7.4小時。以實際負載功率計算:300AH×120V/4500W=8小時。
我們的前端UPS系統在斷電時, 最多堅持8個小時, 此結果經過我們多次放電實驗, 證明是正確的。上述公式如果反推, 根據當地實際情況, 確定蓄電池所需要的工作時間, 就可以決定所需的蓄電池容量和電壓。
1.3 配線選擇
合理選擇配線是很重要的, 線徑太細, 電流太大, 容易發熱而引起火災;線徑太粗, 則造成浪費。根據金屬導線的電氣特性, 一般多股銅芯線容量為6A/mm, 鋁線容量為4A/mm, 確定主機功率后, 可以參考下表選擇配線和空氣開關。
1.4 選擇品牌
在購買UPS電源時, 應主要考慮下列因素:輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、輸出頻率范圍、旁路逆變零切換以及抗突波、干擾、諧波失真的能力, 另外, 售后服務也很重要。大量實踐證明, 如果UPS輸出端的零線對地線的“干擾”電位過高, 會導致計算機網絡的數據通訊的誤碼率增高, 如果使用高頻機型, 由于高頻輻射, 它會對計算機網絡造成影響, 因此選型時應考慮這些問題。
2 UPS系統維護
2.1 主機的維護及注意事項
UPS主機一般是智能型的, 它對環境溫度要求不高, 但要求室內清潔衛生, 否則灰塵遇潮濕會引起主機工作紊亂;主機中的參數在使用中不能隨意改變;在斷電時, 應避免帶負載動UPS電源, 應先關掉負載, 等UPS啟動后再開啟負載, 否則會有多負載的沖擊電流和供電電源造成UPS電源瞬間過載, 嚴重時會損壞變換器;不能讓UPS電源經常處于滿載或過載。
2.2 蓄電池的維護及注意事項
盡管使用的是免維護蓄電池, 但從廣義來說一定的維護還是必要的。首先它對環境溫度要求較高, 工作環境一般要求在20°C~25°C之間, 低于15°C時, 其飯店容量下降, , 溫度每降低1°C, 其容量下降1%, 而溫度過高 (大于30°C) 其壽命就會縮短;其次, 要防止電池短路或深度放電, 深度放電會造成電池內阻增大或充電電壓過低從而導致降低甚至失去充電能力, 放電程度越深, 循環壽命越短;第三, 要避免大電流充放電, 否則會造成電池極板膨脹變形, 使得極板活性物質脫落, 內阻增大, 容量下降, 壽命縮短;第四, 由于組合電池電壓很高, 存在電擊危險, 因此裝卸導電聯接條、輸出線時應有安全保障;第五, 對于不經常停電的地區, 建議用戶每隔一個月對UPS進行一次人為的斷電, 讓UPS電源在逆變狀態下工作一段時間, 防止電解液沉淀, 以便讓蓄電池維持良好的充放電特性, 延長使用壽命;第六, 搬運電池時不要觸動極柱和安全排氣閥;第七, 不能用二氧化碳滅火器, 一旦發生火災, 可用四氧化碳之類的滅火器;第八, 不能把不同容量、不同廠家、不同性能的電池聯在一起, 否則會影響整組蓄電池的性能。
摘要：本文簡要介紹了有線電視機房前端UPS不間斷電源的設計思想、提出了設計標準和日程維護要求, 闡述了UPS電源對機房的重要意義。
ups電源范文第6篇
一、通信電源的配電方式
通信電源系統有幾種配電方式:市電 (包括雙路供電) →通信電源配電方式, 這種方式多用于一些通信量不大的小市鎮、獨立街區和單位;市電→UPS→通信電源配電方式, 這種方式多用于一些通信量大和重要的通信中心等;發電機→通信電源配電方式, 這種方式多用于一些邊沿村鎮、野戰部隊指揮車、油田新區、海島、山區等的通信。其中以市電→UPS→通信電源配電方式為最佳。
二、選用通信電源的注意事項
(1) 產品廠家和口碑這里一個是廠家, 一個是口碑。一般來說正規廠家的產品總比較正規一些。有一定歷史的大廠家其產品的延續性較長, 這對今后維修備件的供應有保障。如美國APC公司的進口產品, 深圳華為及武漢洲際公司的國產品等都有著很好的聲譽。但正規廠家的服務不一定都好, 也是參差不齊, 故要綜合考慮。也有的廠家服務態度盡管非常好, 但由于產品的質量欠佳, 故障接連不斷, 這也是用戶所不希望看到的。因此, 二者必須適當具備。
(2) 產品的綜合指標要做到產品的一兩項指標達標是不難的, 若各項指標都好, 沒有好的電路和元器件是不行的。完好的指標對保證通信電路的正確工作有著重要意義, 下面就分別作一討論。首先, 輸入電壓范圍要寬。寬范圍的輸入電壓適應能力, 即使電網電壓波動大的地區也能正常工作, 也可減少電源輸出端電池的放電次數, 使電池不至于過早的結束其服務壽命。比如PC1200和MX28B系列通信電源就有著±20%以上的輸入電壓適應能力。甚至TWF0 500系列可將輸入電壓適應能力擴展到88~264VAC。這就為供電條件不良環境下的通信奠定了好的基礎。其次, 輸入功率因數。通信環境最怕干擾, 這種干擾輕則使通信失真, 重則使通信中斷。所以要求通信電源本身不要有任何干擾, 如果對電源本身的輸入整流器工作不加任何限制, 就會產生30~50%的諧波電流干擾電網, 使該電網變成干擾源, 以傳導和輻射的形式影響和破壞設備的功能。所以輸入功率因數越高越好, 目前的三相無源校正的功率因數約為0.88~0.94, 單相有源校正的功率因數可達0.97~0.999, 比如MRF2800H、MRF1700H、TWF0500等系列通信電源都可把輸入功率因數做到0.99以上, 即可把諧波電流壓低到3~5%以下, 保證了通信的順利進行。
三、與UPS的配合
(1) 輸入功率因數。為了保證通信環境的清潔, 要求UPS的輸入功率因數必須高, 否則就會導致對輸入市電電壓的嚴重干擾和向外輻射干擾信號。比如對于輸入整流器而言, 在無輸入功率因數補償時, 單相整流時的輸入功率因數一般為0.6·0.7, 諧波電流約有5 0%;三相6脈沖整流時UPS的輸入功率因數約為0.8, 諧波電流成分在30%左右。三相12脈沖整流時UPS的輸入功率因數雖然可做到0.95, 但仍有10%左右的諧波電流成分。帶有功率因數補償的高頻整流器可將輸入功率因數提高到0.98以上, Delta變換技術更可將輸入功率因數提高到接近于1, 這樣幾乎免除了對電網的污染和對環境的輻射干擾。因此, 選擇輸入功率因數高的UPS是有益的。
(2) 效率。系統效率是UPS另一個至關重要的指標。效率反映了UPS的功耗, 效率越高說明機器的損耗越小。因為構成機器的半導體器件壽命隨著溫度的升高而迅速下降, 尤其是在25℃的基礎上每升高10℃, UPS半導體器件的壽命同樣也減半。目前一般UPS的效率大都在92%左右。為了提高效率, 制造商們推出了ECO (ECONO-MY) 運行方式, 就是說當市電電壓穩定在一定范圍時, 輸入市電就再不經過整流器和逆變器的兩次變換, 而是經由旁路開關直接向負載供電。不言而喻, 供電電壓的質量當然是降低了。由于其中包含著隱患, 因此這種運行方式只能酌情使用。
(3) 過載能力。過載能力是UPS的關鍵, 因為在正常運行時一般都不會出問題, 最需要的 (也是最需要UPS顯示能力) 時候是在市電異常和負載異常時。