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UPS不间断电源系统主要是由整流器、逆变器、旁路开关、蓄电池等几个主要的部分组成。
1、整流充电器
整流充电器可以把市电或油机的交流电能变为直流电能,为逆变器和蓄电池提供能量,其性能的优劣直接影响UPS不间断电源的输入指标。它主要有两个作用,一是将交流电转化为直流电经过滤波处理后提供给负载设备或是逆变器,还有一个作用就是为蓄电池起到一个充电电压的作用,好比是一台充电器。
1)晶闸管整流器。晶闸管整流器输出容量大,可靠性高,工作频率低,滤波器体积大,噪声大,适用于输入电压低、功率大的UPS电源。
2)二极管与绝缘栅双极晶体管(IGBT)组合型整流器。二极管+IGBT组合型整流器的工作频率高,具有功率因数校正功能,滤波器体积小,噪声低,可靠性高,适用于中小功率UPS电源。
2、逆变器
逆变器主要由滤波电路、控制逻辑和逆变桥三部分组成。
逆变器用以把市电经整流后的直流电能或蓄电池的直流电能转换为电压和频率都比较稳定的交流电能,其性能的优劣直接影响UPS不间断电源的输出性能指标。IGBT逆变器工作频率高(20kHz),滤波器体积小,噪声低,可靠性高。
3、旁路开关
旁路开关是为提高UPS不间断电源系统工作的可靠性而设置的,能承受负载的瞬时过载或短路。因UPS不间断电源的逆变器采用电子器件,如IGBT管的过载能力仅为125%,当UPS电源供电系统出现过载或短路故障时,UPS电源将自动切换到旁路,以保护UPS电源的逆变器不会因过载而损坏。UPS电源供电系统转入旁路供电后,是由市电直接供给负载,因市电的系统容量大可提供足够的时间,使过载或短路回路的断路器跳闸,待系统切除过载或短路回路后,旁路开关将自动转换回由逆变器继续向其他负载供电。
1)静态旁路开关。静态开关为无触点开关,由晶闸管开关器件构成。所谓电子式静态转换开关,是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来作为UPS不间断电源在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件,由于快速晶闸管的接通时间为微秒级,同小型继电器毫秒级的转换时间相比,它只是小型继电器的千分之一左右。因此,依靠这种先进技术,可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。正常工作时,只有逆变器供电回路或交流旁路电源回路之中的一路电源向负载供电。只有当UPS电源需要执行由交流旁路电源供电至逆变器供电切换操作时,才会出现短暂的(约几毫秒~几十毫秒)两路交流电源在时间上重叠向负载供电的情况。静态开关可以将转换时间缩短到毫秒以下,甚至100μs以内,但损耗较大。
2)动态旁路开关。动态开关为有触点开关,由接触器、断路器构成,靠机械动作完成转换,动态开关转换过程会有几十毫秒的供电中断,故不能应用于重要的负载场合,现代的UPS不间断电源已很少采用。
4、蓄电池
蓄电池主要是作为UPS不间断电源电源储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,它容量的大小决定了可应急用电时间的长短。其在市电正常时,由充电器为其提供电能转换为化学能,在市电中断时,其将化学能转换为电能为逆变器提供电能。
实际上,UPS是一种含有储能装置,并以逆变器为主要组成部分的恒压恒额的不间断电源。UPS在其发展初期,仅被视为一种备用电源。后来,由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题,使计算机等设备的电子系统受到干扰,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果,引起巨大的经济损失。因此,UPS日益受到重视,并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。
山特电子有限公司推出了以实现的可用性和能效为目标的面向下一代数据中心的大容量模块化UPS产品DXRM600K/720K(单个模块50K/60K)。该系列UPS几乎可以完全解决所有的电源问题,如断电、市电高压、市电低压、电压瞬间跌落、减幅振荡、高压脉冲、电压波动、浪涌电压、谐波失真、杂波干扰、频率波动等电源问题。供配电系统作为现在信息系统极为重要的一环,对其一个基本的要求就是该系统必须能连续工作。而要达到连续工作这一目的,首先是系统应具备较高的可靠性,其次该系统必须做到能够快速修复。如果不能快速修复,就可能面临二次故障导致整个系统瘫痪的风险,客户的负载就不能保障连续工作。模块化被认为是UPS技术发展的趋势。
相对于传统意义上的UPS,模块化UPS具有如下优势。“模块化冗余并联”技术避免了资源浪费。在行业用户的信息网络供电系统建设中,经常会对UPS的容量产生错误的、或是过低或是过高的预计,其结果可能会导致采购成本过高、无法满足负载需要或造成资源、空间及能源浪费等情况。模块化UPS通过可扩充的模块结构有效解决了这一问题,它可以帮助用户在未来发展不明确的情况阶段进行建设和投资。高安全、易维护的热插拔技术突破了应用瓶颈。传统UPS在日常维护、设备维护期间均需要采取转旁路的方式,而负载在这种情况下是不受UPS保护的。因此,如果此时发生电源中断、过载等故障,将会造成严重的损失,并且其维修过程相对繁琐。
不利时效。模块化UPS系统中采用的热插拔技术可以允许单体模块在不需停电的前提下任意进入或退出并联单元,从而实现了并联系统的在线维护,同时无需专门的仪器或技术即可进行。山特正是基于此背景推出了以实现的可用性和能效为目标的大容量模块化UPS产品DXRM600K/720K(单个模块50K/60K)。山特DXRM600K/720KUPS是一款定位于为大容量数据中心提供高可靠、高能效、高质量供电的UPS设备。该设备在实现了全模块化全冗余架构,即插即用冗余设计,真正实现了零单点故障,相比传统塔式UPS或模块化UPS,可靠性得以几何级数提升,系统效率更高达96%,结合模块化休眠技术,确保系统在低负载率的情况下也能以高效率的运行