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非凡蓄電池-宋先生
  1. 博主:非凡蓄電池-宋先生
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UPS蓄電池的選擇與維護[2014-12-31]

    

  1 引言

  計算機已在各行各業(yè)得到廣泛應用。作為直接關系到計算機軟硬件能否安全運行的一個重要因素——電源質量的可靠性應當成為中小企業(yè)首要考慮的問題。伴隨著計算機的誕生而出現(xiàn)的UPS(Uninterrupted Power Supply)現(xiàn)已被廣大計算機用戶所接受。UPS主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。目前,UPS正在被廣泛地應用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)。

  不少電氣工程人員在配置電源時,往往比較注重不間斷電源(UPS)主機的性能,忽視了對UPS配套蓄電池的選擇。不恰當?shù)呐涮?a style="PADDING-BOTTOM: 0px; MARGIN: 0px auto; PADDING-LEFT: 0px; PADDING-RIGHT: 0px; COLOR: rgb(0,0,0); TEXT-DECORATION: none; PADDING-TOP: 0px" target="_blank">蓄電池選擇往往會造成UPS后備時間不足、電池不能放電等事故,嚴重影響UPS的質量。

  2 UPS的工作原理及種類

  2.1、UPS的工作原理

  UPS電源一般是由常用電源和備用電源通過轉換開關組合而成,它們之間由邏輯電路進行控制,以保證在電網(wǎng)正;蛲k姞顟B(tài)下,整個系統(tǒng)都能可靠地工作。當市電正常時,UPS相當于一臺交流穩(wěn)壓電源,它將市電穩(wěn)壓后再供給計算機,與此同時,它還向UPS內蓄電池充電。當市電突然中斷時,UPS立刻轉

為逆變工作狀態(tài),小容量的UPS一般能持續(xù)供電5~20 min,所以能保證計算機系統(tǒng)的正常退出,使軟硬件不受損失。圖1為電源UPS原理圖。

 

 

UPS原理圖

 圖1 UPS原理圖

  2.2、UPS的種類

  UPS的分類方法多種多樣,按功率大小可以分為大中小三種功率容量;按輸出波形可以分為方波、梯形波或者正弦波;按輸入輸出方式可以分為單相入單相出、三相入單相出或三相入三相出;按工作原理還可以分為動態(tài)UPS和靜態(tài)UPS兩大類。動態(tài)不間斷電源是依靠慣性飛輪存儲的動能來維持負載電能供應的連續(xù)性的,這種不間斷電源具有笨重、噪聲大、效率低、切換時間長等缺點,已被靜態(tài)不間斷電源所取代。靜態(tài)UPS以蓄電池組為儲能工具,市電正常時交流市電經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟姴㈦娔艽鎯υ谛铍姵亟M中,當市電中斷時再由逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉變?yōu)榻涣麟妬砭S持向負載供電。根據(jù)工作方式的不同,靜態(tài)UPS又可分為后備式UPS、在線式UPS、在線互動式UPS和Delta變換型UPS四種類型,下面分別加以介紹。

  1.后備式UPS

  后備式UPS主要由充電器、蓄電池、逆變器和變壓器抽頭調壓式穩(wěn)壓電源四部分組成。后備式UPS的工作原理如圖2所示。后備式UPS具有電路簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點,但是其輸出電壓穩(wěn)定精度差,市電掉電時負載供電有一段時間的中斷。另外受切換電流和動作時間的限制,輸出功率一般較小,一般后備式正弦波輸出UPS,容量在2kVA以下,后備式方波輸出UPS容量在lkvA以下。

  

后備式UPS原理圖

圖2  后備式UPS原理圖

  2.在線互動式UPS

  在線互動式UPS,與在線式UPS相比,它省去了整流器和充電器,而由一個身兼二職的逆變器/充電器模塊配以蓄電池組構成,其原理框圖如圖3所示。

  

在線互動式UPS原理圖

圖3 在線互動式UPS原理圖

  在線互動式UPS具有效率高(可達98%以上)、結構簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點,但是它大部分時間由市電直接給負載供電,輸出電壓質量差,市電掉電時交流旁路開關存在斷開時間,導致UPS輸出存在一定時間的電能中斷。

  3.Delta變換型UPS

  Delta變換型UPS又稱串并聯(lián)UPS,它主要由低通濾波器、Delta變換器和主變換器構成,其原理框圖如圖4所示。

  

Delta變換型UPS原理圖

圖4  Delta變換型UPS原理圖

  Delta變換型UPS的優(yōu)點是:①、負載電壓由主變換器的輸出電壓決定,輸出電能質量好。②、主變換器和Delta變換器只對輸出電壓的差值進行調整和補償,它們承擔的最大功率僅為輸出功率的20%(相當于輸入市電電壓的變化范圍),所以整機效率高,功率余量大,系統(tǒng)抗過載能力強。③、輸入功率因數(shù)高,可達99%,輸入諧波電流小。但是Delta變換型UPS主電路和控制電路相對復雜,可靠性差。

  4.在線式UPS

  在線式UPS又稱串聯(lián)調整式UPS,目前絕大多數(shù)大中型UPS都是在線式的。在線式UPS一般由整流器、充電器、蓄電池組和逆變器等部分組成,其原理框圖如圖5所示。

  

在線式UPS原理圖

圖5  在線式UPS原理圖

  在線式UPS的特點是:①、不論市電正常與否,負載都由逆變器供電,所以當市電發(fā)生故障的瞬間,UPS的輸出電壓不會產(chǎn)生任何間斷。②、由于UPS逆變器采用高頻SPWM調制和輸出波形的反饋控制,可以向負載提供電壓穩(wěn)定度高、波形畸變小、頻率穩(wěn)定以及動態(tài)響應速度快的高質量的電能。③、全部負載功率都由逆變器提供,輸出能力受限制。④、整流器和逆變器都承擔全部負載功率,整機效率比較低。

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