1 Какво е UPS
UPS, известен също като непрекъсваемо захранване, е непрекъсваемо захранване с постоянно напрежение и постоянна честота, което съдържа устройства за съхранение на енергия и инвертор като основен компонент. Основно осигурява непрекъснато захранване за единичен компютър, компютърна мрежова система или друго захранващо електронно оборудване.
UPS непрекъсваемото захранване е устройство за аварийно захранване, което може да продължи да захранва товара и да гарантира качеството на електрозахранването, когато основното захранване се повреди или загуби мощност, така че работата на товара да не бъде засегната. Той има основните функции на непрекъснато превключване между двойни източници на захранване, преобразуване на честота, преобразуване на напрежение, смущения в изолацията и резервно копиране и се използва широко в области като информационно оборудване за големи данни, индустриално резервно захранване, търговски центрове, банкови системи, железопътни системи и медицинско оборудване.
UPS е преминал през процес на развитие от динамични UPS (въртящ се тип) до статични UPS (стационарен тип). Ранните динамични UPS използваха съхранение на енергия с маховик, използвайки механична енергия и двигател за постигане на преобразуване на енергия. С развитието на силовата електроника и технологията на полупроводниковите материали статични UPS с тиристор като ядро постепенно заменят динамичните UPS. След това бяха разработени статични UPS устройства, използващи самоизключващи се гигантски мощни транзистори, мощни полеви транзистори и биполярни транзистори с изолиран затвор като превключващи устройства. Развитието на електронните технологии и цифровото управление също насърчи трансформацията на управляващите вериги на UPS от аналогови към цифрови вериги, значително подобрявайки тяхната производителност.
UPS се състои главно от токоизправители, батерийни пакети, инвертори и статични превключватели. Когато мрежовото захранване е нормално, UPS стабилизира мрежовото захранване и го подава към товара, докато зарежда вътрешната батерия; Когато мрежовото захранване бъде прекъснато, UPS преобразува електрическата енергия на батерията в AC захранване чрез инвертор и продължава да захранва товара, като по този начин постига непрекъснато електрозахранване.
Според различни стандарти и характеристики, UPS могат да бъдат класифицирани въз основа на изходна форма на вълната, мощностен капацитет, входно-изходен режим, принцип на работа, структура и сценарии на приложение. Общите методи за класификация включват динамични UPS и статични UPS според техните принципи на работа. Статичният UPS включва резервни, интерактивни, онлайн и т.н.; Според системата за захранване тя е разделена на един вход и един изход, три входа и един изход, три входа и три изхода и т.н.; Според изходната мощност се разделя на микро, малки, средни, големи и др.
2 вида UPS
Онлайн интерактивен UPS
Онлайн интерактивният UPS съчетава високата ефективност на резервния UPS с предимствата на висококачественото захранване на онлайн UPS. Когато мрежовото захранване е нормално, той директно захранва товара от мрежовото захранване, без да преминава през сложен процес на преобразуване на мощността, така че ефективността на работа е изключително висока, достигайки над 98%. В същото време той има и функция за автоматично стабилизиране на напрежението, която може грубо да стабилизира напрежението и да абсорбира някои смущения в електрическата мрежа. Неговият метод за стабилизиране на напрежението е приблизително същият като резервния тип, като най-вече се използват релета за промяна на метода на отвода на трансформатора. Когато входното напрежение е високо, трансформаторът намалява, а когато входното напрежение е ниско, трансформаторът се повишава, с точност на стабилизиране на изходното напрежение от 5% -10%.
Инверторът в този тип UPS има функция за двупосочно преобразуване и когато се захранва от мрежата, той служи като AC/DC токоизправител за зареждане на батерията; Когато има прекъсване на захранването, той се преобразува в DC/AC инвертор, захранван от батерии, и UPS продължава да захранва товара. Формата на вълната на изходното напрежение също може да бъде квазисинусоидална вълна, но поради високата изходна мощност може да има устройства, които изискват входното напрежение да бъде синусоидална вълна в товара, така че изходното напрежение на инвертора на линейно интерактивния UPS е предимно синусоида. Той също така е оборудван с входни и изходни високочестотни филтри, които могат да устоят на високочестотни (диференциални и общи режими) смущения от мрежово напрежение.
Line interactive UPS е подходящ за малко и средно офисно и домашно мрежово оборудване. За тези сценарии той не само отговаря на определени изисквания за защита на захранването, но също така има предимствата на ниска цена, проста схема и висока надеждност. И конверторът също има функция за зареждане и неговият капацитет за зареждане е по-силен от този на резервния тип. Въпреки че UPS изходът все още има време за преобразуване, той е по-кратък от резервния тип, обикновено 4-6ms. Ако индуктор е свързан последователно между входния превключвател и автоматичния регулатор на напрежението, инверторът може незабавно да захранва товара, когато мрежовото захранване бъде прекъснато, което може да съкрати времето за интерактивно преобразуване на линията до нула и да увеличи способността за защита от смущения .
UPS с двойно преобразуване
UPS с двойно преобразуване осигурява стабилност и непрекъснатост на изходното напрежение чрез две преобразувания на мощността и се използва широко в сценарии с ключови приложения като центрове за данни, медицински заведения и финансови институции.
Структурата на веригата на UPS с двойно преобразуване се състои от токоизправител/зарядно устройство, инвертор, зарядно устройство за батерия (по избор), превключвател на батерията и т.н. същото време. Когато мрежовото захранване бъде прекъснато, инверторът преобразува постояннотоковото захранване на батерията в променливотоково захранване и го подава към товара.
Структурата на веригата на UPS с двойно преобразуване без байпас се състои от токоизправител/зарядно устройство, инвертор, зарядно устройство за батерия (по избор), превключвател на батерията и т.н. Съвременните UPS системи често са оборудвани с независими зарядни устройства за батерии, които имат предимството, че плаващото зарядно напрежение на батерията няма да се промени с натоварването, което е от полза за удължаване на живота на батерията. Превключвателят на батерията се използва за свързване или изключване на батерията от токоизправителя или инвертора и може да използва тиристори, диоди или механични превключватели.
UPS с двойно преобразуване и байпас добавя модул за превключване на UPS за превключване на UPS от нормален режим към режим на съхранение на енергия или обратно.
Принципът на работа на UPS с двойно преобразуване е, че захранващата променливотокова мощност първо се преобразува в постоянен ток от токоизправител и след това се преобразува в променливотокова мощност от инвертор. В същото време токоизправителят/зарядното устройство или независимото зарядно устройство зареждат батерията. При нормални обстоятелства товарът се захранва от комбинация от токоизправител/инвертор. Когато индикаторите на захранването с променлив ток на електрическата мрежа превишат предварително зададената граница на капацитета, UPS превключва в режим на съхранение на енергия, т.е. комбинацията батерия/инвертор доставя захранване на товара, а интервалът от време на захранване е съхранението на енергия време на батерията или докато мрежовото входно захранване се върне до границата на проектния капацитет на UPS и след това превключи в нормален режим. Когато токоизправителят/инверторът се повреди или когато UPS претърпи мигновено или продължително претоварване, UPS ще превключи в байпасен режим на работа, където товарът временно се захранва от байпасното захранване (AC вход 3). За да се осигури непрекъснато преобразуване, изходът на инвертора и AC входът 3 трябва да бъдат синхронизирани. Освен това, ако входното и изходното напрежение са различни, трябва да се монтира трансформатор в байпасната верига (AC вход 3).
Товарът на UPS с двойно преобразуване винаги се захранва непрекъснато от инвертора, независимо дали инверторът се захранва от токоизправител или батерия. Изходното напрежение и честотата на UPS не зависят от входното напрежение и честотата на електрическата мрежа. Формата на изходната вълна е синусоида както в нормален, така и в режим на съхранение на енергия. Благодарение на изолирането на товара от мрежовото захранване чрез токоизправители и инвертори, различни смущения от мрежовото захранване се потискат, което може да предпази от пренапрежения/пикове, мрежов шум, ниско напрежение, пренапрежение, мълния, промени в честотата, изкривяване на напрежението, хармоници на напрежението, прекъсвания на електрозахранването и други смущения от основното захранване. Диапазонът на напрежението, разрешен за входното захранване на UPS с двойно преобразуване, е широк, а статичната и преходна точност на изходното напрежение е висока. Когато променливотоковото захранване отпадне, той може незабавно да превключи от нормален режим към режим на съхранение на енергия без прекъсване на изходната мощност по време на процеса на преобразуване, или с други думи, времето за преобразуване е нула. Въпреки това, когато UPS се повреди, времето за преход от нормален режим към режим на байпас е 1-4ms.
Онлайн UPS
Онлайн UPS преобразува входното променливотоково захранване в постоянен ток и обратно в променливотоково захранване, когато е необходимо, с най-високо ниво на способност за защита на захранването, широко използвано в захранващи системи, компютърни центрове за данни и други области.
Онлайн UPS винаги поддържа своя инвертор в работно състояние. Първо преобразува външната променливотокова мощност в постоянна през веригата и след това преобразува постоянната мощност във висококачествена синусоидална променливотокова мощност чрез висококачествен инвертор за извеждане към компютъра. При условия на захранване основната функция е да стабилизира напрежението и да предотврати смущенията на радиовълните; По време на прекъсване на захранването използвайте резервен източник на постоянен ток (батерия), за да захранвате инвертора. Благодарение на непрекъснатата работа на инвертора, няма проблем с времето за превключване, което го прави подходящ за ситуации със строги изисквания към захранването.
Онлайн UPS се разделя на два типа: без байпас и с двойно преобразуване. Структурата на веригатаUPS без байпас с двойно преобразуване е относително прост, състоящ се от токоизправител, инвертор, батерия и т.н. UPS с двойно преобразуване с байпас добавя UPS модул за превключване за UPS за превключване от нормален режим към режим на съхранение на енергия или обратното, подобряване на гъвкавостта и надеждността на системата.
Режимът на работа на онлайн UPS е както следва: когато мрежовото захранване е нормално, мрежовото захранване преминава през веригата на филтъра за поглъщане на пренапрежения → AC към DC верига → DC към AC верига → и след това преобразува изходната AC мощност за захранване на товара, докато едновременно зареждане на батерията; След като веригата за управление на микропроцесора открие прекъсване на захранването, тя незабавно разрежда батерията → преобразува постояннотоково захранване в променливотоково захранване → и преобразува изходното променливотоково захранване за захранване на товара. Ако веригата за управление на микропроцесора открие неизправност на UPS, UPS ще използва реле (RELAY), за да прекъсне байпаса (BYPASS), ще подаде захранване към товара от електрическата мрежа и ще издаде звуково предупреждение към потребителя.
Онлайн UPS има много предимства, като изход на синусоида. Независимо дали е в режим на електрическа мрежа или в режим на батерия, той може да изведе захранване със синусоида с ниско изкривяване, осигурявайки най-добрата гаранция за захранване за товарните устройства на потребителите; Време за нулево преобразуване, когато мрежовото захранване е прекъснато или възстановено, няма време за преобразуване за UPS, за да превключи между режим на захранване и режим на батерия, ефективно гарантирайки надеждността на работата на товара; Функция за откриване на нулев проводник на входа, за да се избегне обратната връзка с нулев проводник на входа на захранването на UPS, има функция за откриване на обратна връзка с нулев проводник; Хуманизиран байпасен изход, входно нормално мрежово захранване, по подразбиране няма байпасен изход, трябва да се включи, за да има нормален инверторен изход, но може да се промени на „мрежовото захранване има байпасен изход“ чрез софтуерна конфигурация; Функцията TVSS, известна още като функция за защита от пренапрежение на ПРЕХОДНО НАПРЕЖЕНИЕ ПОтискане на пренапрежение, се използва за факс ТЕЛЕФОН, МОДЕМ, мрежа и други функции за защита от преобразуване; Горещо резервно копие на двойна машина, когато най-важното товарно оборудване на потребителя е абсолютно забранено да бъде изключвано, моделите с капацитет от 6KVA или повече могат напълно да поддържат функцията за горещо архивиране на двойна машина. Потребителите могат да използват два UPS за основна и резервна употреба. Когато един от тях се повреди, другият е отговорен за захранването; Корекция на фактора на входната мощност, с функция за корекция на фактора на входната мощност. При условия на пълно натоварване факторът на входната мощност може да достигне 0.95 или повече, така че средата на електрическата мрежа на потребителя да не бъде замърсена; DC стартиране. В случай на прекъсване на електрозахранването, ако UPS е необходим за стартиране на компютър или друго товарно оборудване, батерията може да се използва директно за DC стартиране, което прави използването на UPS по-удобно и надеждно; Байпасната защита и байпасната функция за захранване значително подобряват способността за аварийно реагиране на UPS. В същото време, когато товарното оборудване на потребителя има специални изисквания за електрозахранването, като например напрежението да не е твърде високо, е осигурена защита на захранващото напрежение на байпас, за да се защити товарното оборудване на потребителя от опасности от високо напрежение; Функция за автоматично стартиране. Когато мрежовото захранване е ненормално и влезе в режим на батерия за захранване, докато бъде прекъснато, UPS ще се изключи. Когато мрежовото захранване се върне към нормалното, UPS автоматично ще стартира и ще осигури нормално захранване, без да е необходимо потребителите да включват всеки от тях; Дългосрочен дизайн на електрозахранването, предоставящ изчерпателни дългосрочни опции за машини за потребителите, оборудван с подходящи пакети батерии, може да позволи на потребителите да се разреждат за около 8 часа, за да отговорят на изискванията на различни среди на електрическата мрежа; Дълготрайните машини имат силни възможности за зареждане. В допълнение към удължаването на времето за разреждане, батерията има и силна способност за презареждане, осигурявайки първоначален ток на зареждане от около 5-10A; Функцията за самопроверка може да симулира ситуация на прекъсване на захранването и да влезе в режим на батерия за захранване. Тази функция може да се изпълни по всяко време чрез бутона за самопроверка на панела или във връзка със софтуер за наблюдение; Силна защита срещу смущения, проектирана в съответствие с международните стандарти EN50091-2 и IEC61000-4 серия стандарти, ефективно подобрява безопасността и надеждността на използването на UPS; Може да се използва заедно с генератор, с широк диапазон на входно напрежение и честота, което му позволява да се използва заедно с големи марки генератори за по-дълъг период от време. В същото време той ефективно премахва слабата мощност, генерирана от генератора, осигурявайки чист, безопасен и стабилен източник на енергия за товара; Може да се справя с индуктивни товари; Изтегляне на софтуер. За да се направи управлението на UPS по-удобно и ефективно за потребителите, софтуерът за наблюдение може да бъде изтеглен безплатно от уебсайта, за да се постигне интелигентно управление; Слот, оборудван с интелигентен слот. Потребителите могат да изберат AS400 карта, за да осигурят IBM AS400 стандартни комуникационни сигнали. Потребителите могат да използват интерфейса AS400 за отдалечен дисплей, включително звукови аларми и светлинни дисплеи. Като алтернатива можете да закупите карта WinPower CMC (централизирана карта за наблюдение) и да използвате софтуер за наблюдение, за да позволите на компютъра да следи едновременно работното състояние на множество локални онлайн UPS системи.
Други видове UPS
Включително UPS тип кула и модулен UPS. Tower UPS има независима трифазна структура, с ниска вероятност от повреда на вътрешни компоненти и кратко време за поддръжка, което го прави подходящ за центрове за данни на високо ниво. Модулният UPS постига резервиране на захранващия модул чрез паралелна работа, което има предимствата на по-ниска цена на единична машина и малко по-висока ефективност, но има по-висок процент на отказ.
Високочестотните машини и модулните UPS захранвания имат някои уникални предимства и недостатъци. Високочестотното машинно UPS захранване, известно също като модулно високочестотно UPS, приема високоинтелигентен модулен дизайн в стил чекмедже. Той може да отговори на изискванията за изходна мощност и надеждност чрез добавяне или премахване на UPS модули в шкафа, с голяма гъвкавост и постигане на най-добра рентабилност. Той има лесна за включване и изключване функционалност, която не само отговаря на изходната мощност и изискванията за надеждност чрез добавяне или премахване на модули вътре в шкафа, но също така позволява онлайн поддръжка, стига резервирането да позволява, постигайки нулево време за ремонт. Възприемането на технология за пълен контрол, която събира напреднали технологични постижения в областта на силовата електроника и автоматичното управление, е крайъгълен камък в технологичната революция на UPS индустрията. Високочестотното UPS захранване има малък размер и леко тегло; Силна адаптивност към колебания в мрежовото напрежение; Коефициентът на входната мощност на мрежовото захранване може да достигне 0.99 или повече, намалявайки хармоничното съдържание на мрежовия входен ток до по-малко от 5%, минимизирайки замърсяването на мрежовата електропреносна мрежа и елиминирайки звуковия шум (включително електрически и механичен шум). Но високочестотните машини трябва да използват високочестотни IGBT, които могат да работят в 20kHz UPS. Тези IGBT са скъпи, имат ограничено захранване, стриктни работни зони за напрежение и ток, слаба устойчивост на удар, ниска надеждност и висок процент на отказ.
Модулният UPS е система, която разделя захранващите компоненти на високочестотния UPS на отделни захранващи модули, които след това се извеждат паралелно. В допълнение модулът за превключване на байпаса и контролният блок също са направени в модулни единици, така че целият UPS е съставен от подредени модули. Най-голямата характеристика на модулния UPS е, че захранващата част може лесно да постигне функция за резервиране. Докато излишната мощност на капацитета на UPS е по-голяма от мощността на единичен модул, захранващата част на UPS може да постигне "N+1" излишък, като по този начин подобрява надеждността на захранването на UPS. Друго предимство на модулния UPS е неговата висока наличност. Когато даден модул се повреди, той може да бъде сменен директно, с много кратко време за ремонт и удобна поддръжка. Освен това модулните UPS често споменават модела „растат, докато инвестират“, което означава, че потребителите могат да закупят по-малко захранващи модули по време на първоначалното изграждане и след това да закупят захранващи модули за разширяване на UPS, след като броят на потребителските устройства се увеличи по време на растежа на бизнеса. Структурата на системата на модулните UPS е много гъвкава и концепцията за проектиране на захранващите модули е, че те могат лесно да бъдат премахнати и инсталирани по време на работа на системата, без да се засяга работата и изхода на системата, което позволява инвестиционно планиране за постигане на „разширяване при поискване“ и позволява потребителите да постигнат "динамичен растеж" с развитието на бизнеса. Това не само отговаря на разширяването на оборудването при поискване на по-късен етап, но също така намалява първоначалните разходи за покупка.