UPS的分類及選擇

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局610臺 劉大慶

UPS的分類及選擇

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UPS即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分,恒壓、恒頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備。UPS可以處理現(xiàn)階段存在的電力斷電,以及高低電壓、突波雜音等問題,從而達(dá)到使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備運行時更安全可靠的目的。在信息時代發(fā)展的今天,UPS已經(jīng)在計算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等各行業(yè)領(lǐng)域之中得到了廣泛的應(yīng)用,并且正在逐步走入家庭。

UPS;逆變器;恒壓;恒頻

1 引言

作為一種非常重要的計算機(jī)外部設(shè)備(外設(shè)),UPS在保護(hù)電網(wǎng)的電壓和計算機(jī)的數(shù)據(jù)以及維護(hù)穩(wěn)定頻率等方面是及其重要的。在未來很長的一段時間內(nèi),我國各地市的市電網(wǎng)絡(luò)將會出現(xiàn)供電不足,國家各個領(lǐng)域的快速發(fā)展對供電質(zhì)量的需求也隨之越來越高。

2 UPS的分類及基本工作原理

UPS從最早的旋能發(fā)電機(jī),發(fā)展成為了現(xiàn)在的具有很高智能化程度的靜止式全電子化電路,并且它現(xiàn)在還在不斷的繼續(xù)發(fā)展過程中。現(xiàn)在所說的UPS一般就是專指靜止式UPS。按照UPS工作方式的不同,大致可以將其分為三類。分別是可分為后備式UPS、在線互動式UPS以及線式UPS。

(1)后備式UPS,它在設(shè)計理念中采用了抗干擾分級調(diào)壓穩(wěn)壓的技術(shù),它的電路設(shè)計簡單、成本價格低廉、性能可靠能力高等優(yōu)點,但輸出電壓的穩(wěn)定精度不是特別理想,會出現(xiàn)供電中斷的現(xiàn)象。后備式UPS在設(shè)計中所采用的抗干擾分級調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù),其不論是在市電正常供應(yīng),還是在出現(xiàn)電壓變化的時候,都可以有效的起到向負(fù)載端提供高頻干擾的穩(wěn)壓電源的功能。

(2)在線互動式UPS則是在在市電輸入異常時,其裝置中的逆變器將會立刻投入到逆變工作當(dāng)中,逆變工作的主要方式就是將裝置中電池組的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使其成為交流電并進(jìn)行輸出,當(dāng)輸入市電正常的時候,直接由市電偏高或偏低時,通過UPS內(nèi)部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出。在線互動式UPS的穩(wěn)頻特性不是很理想。

(3)在線式UPS,當(dāng)出現(xiàn)市電電網(wǎng)供電發(fā)生了故障的時候,在線式UPS在輸出時,將不在需要開關(guān)轉(zhuǎn)換的時間。并且在線式UPS的負(fù)載電能供應(yīng)非常平滑穩(wěn)定。在金融和證券、電信等部門得到了廣泛應(yīng)用。在線式UPS的特點是有足夠?qū)挿秶妮斎腚妷?無需切換時間,并且具有穩(wěn)定的輸出電壓,而且具有極高的精確度,它的輸出由變流器來完全供應(yīng),該特點使他對于電源要求比較高的場合很非常適用,唯一的缺點是其成本比較高。

理想的UPS往往具備以下特性:(1)有很高的輸入功率因數(shù)。 (2)系統(tǒng)電磁干擾要求不能太高,維護(hù)費用和低成本。(3)輸出電壓的穩(wěn)定度能夠達(dá)到比較高的狀態(tài),這其中就包括頻率的穩(wěn)定和幅值的穩(wěn)定。(4)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度非常快,能夠達(dá)到理想的程度。(5)要求系統(tǒng)需要同時具備有極強(qiáng)的抗過載能力和抗負(fù)載沖擊的能力。(6)系統(tǒng)輸出電壓的諧波畸變率要求能夠達(dá)到非常低的程度,這其中,系統(tǒng)在非線性負(fù)載時,總諧波畸的畸變率又是重中之重。

UPS是現(xiàn)在比較流行的一種純凈化的電源,具有穩(wěn)定電壓和頻率作用,各種供電系統(tǒng)的重要核心組成都有了UPS的一席之地,并且它的發(fā)展受到了業(yè)界人士的廣泛認(rèn)可。在我國國內(nèi),現(xiàn)階段的供電質(zhì)量處于比較差的地步,這使得UPS必然的成為了一種不可忽視的應(yīng)用。比如說,在金融與鐵路航天系統(tǒng)中,在石油化工與煤礦開采的行業(yè),在情報中心和醫(yī)療衛(wèi)生及學(xué)校等事業(yè)單位中,以及在政府機(jī)關(guān)和商業(yè)大廈中,都可以看到UPS的廣泛應(yīng)用。

UPS的智能化發(fā)展,需要采用微機(jī)控制系統(tǒng);UPS的容量和可靠性的提高,則需要采用冗余并機(jī)技術(shù),從而使得大容量UPS的單相冗余化能夠得到實現(xiàn);UPS綠色化的實現(xiàn),亦即諧波的減少,就需要功率因數(shù)校正裝置的投入使用;采用全數(shù)字控制手段控制UPS,使UPS能滿足各種負(fù)載的要求,即向數(shù)字化發(fā)展。

3 UPS的發(fā)展動向

較早的UPS采用的模擬控制方法還有一些局限性,例如: (1)控制方法一旦變動,就不得不修改硬件控制板。(2)它具有一定數(shù)量的元器件,同時具有比較復(fù)雜的電路板結(jié)構(gòu)。所以,由于器件所具有的特性差異,導(dǎo)致了各電源的特性也將有一定的不同,使得UPS電源的一致性不是特別理想。(3)電路板硬件在制作過程中,因為制作工藝等原因會有一些局限。而這些局限就使得很多的先進(jìn)控制方法用的電路模擬難以按照所想的設(shè)計得到實現(xiàn)。在這個過程中出現(xiàn)了各種困難。

處理器在數(shù)字化發(fā)展的過程中,計算機(jī)的計算速度也得到了顯著的改善。不斷發(fā)展的數(shù)字處理器和不斷提高的計算能力,也使得設(shè)計好的多種不同的先進(jìn)控制方法,都大規(guī)模的得到了實現(xiàn)。讓UPS具有了靈活的設(shè)計,并且縮短了設(shè)計周期。

大功率化和高可靠性是當(dāng)今UPS電源的發(fā)展的一大趨勢。并且功率達(dá)到幾千伏安的大型UPS已經(jīng)能夠在生產(chǎn)線上生產(chǎn)出來,使得大功率市場的要求得到滿足。但是,根據(jù)設(shè)計可知,整個UPS電源系統(tǒng)的可靠性,是由單臺電源所完全決定的,這也使得可靠性不能得到根本的提高。所以,冗余式并機(jī)方式的采用,成為了提高UPS可靠性的必要選擇。

UPS的并聯(lián)技術(shù)具有以下幾個方面的好處:(1)系統(tǒng)可維修性極高。當(dāng)單臺電源發(fā)生故障的時候,可以通過熱插拔的方式,對單臺電源進(jìn)行更換和維修,這種簡易方便的維修方式大大提高了系統(tǒng)的可維修性。(2)能夠組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)從而提高整個系統(tǒng)運行的可靠性。(3)能夠靈活地擴(kuò)大電源系統(tǒng)的容量。

4 UPS的選擇

選擇合適正確的適用的UPS,需要根據(jù)自己的需求來確定選擇的標(biāo)準(zhǔn),而非單純考慮檔次及價格因素。不同的用電設(shè)備對電源質(zhì)量有不同要求,UPS電源的重量和體積大小也是需要考慮的因素,需要納入選擇標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中。因此,正確的選擇UPS,需要考慮三個方面,分別是技術(shù)性能、服務(wù)保證以及產(chǎn)品價格。

(1)首先需要確認(rèn)需要哪一種類型的UPS。

UPS作為一種必要的電源保護(hù)型設(shè)備,根據(jù)對UPS不同的需求,不同的用戶會對UPS的類型具有不一樣的需要。各方面功能都趨于完善的在線式UPS,可以起到抵抗來自市電電網(wǎng)上的各種不同損傷的作用,最常見的就是雜音和浪涌高壓干擾等,使得輸出的電源的純凈的得到了顯著的提高,并且可以時刻起到保護(hù)電源負(fù)載的作用。

對于網(wǎng)絡(luò)用戶,選擇范圍不僅僅局限于在線式UPS。線上互動式UPS也應(yīng)該納入他們的考慮范圍。線上互動式UPS的特的設(shè)計使它可以通過相關(guān)的軟件來實時對網(wǎng)絡(luò)電源的管理環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測,對于網(wǎng)絡(luò)用戶是一種不錯的選擇。

相對于網(wǎng)絡(luò)用戶,家庭以及個人用戶,則需要根據(jù)自己的需要選擇適合自己的UPS機(jī)型。前面提到后備式UPS的優(yōu)點,價格低廉,外觀中規(guī)中矩,具有很小的切換時間而不會影響到PC機(jī)器的常規(guī)使用,這些特點使得后備式UPS機(jī)型對于家庭及個人用戶而言,是一種值得考慮的選擇。

(2)確定你所需要的UPS功凈(VA)值。

首先找到需要得到保護(hù)的設(shè)備,比如說顯示器以及主機(jī)等的電壓和電流。把電壓和電流的數(shù)值相乘即可獲得(VA)值。

(3)確定負(fù)載所需的備用時間。

如果當(dāng)斷電情況發(fā)生的時候,負(fù)載設(shè)備只需進(jìn)行存盤、關(guān)機(jī)這兩項操作,可以選擇考慮標(biāo)準(zhǔn)型UPS。當(dāng)斷電情況發(fā)生時負(fù)載設(shè)備依然需要長時間的運轉(zhuǎn),就可以選擇考慮長效型UPS。

(4)UPS的品牌也是需要納入購買考慮范圍。究其原因,是好品牌的UPS產(chǎn)品質(zhì)量能夠得到有效保證,有周到及時的售后服務(wù)。對于單臺UPS來說,正常壽命至少可以達(dá)到兩年,有的好品牌則可以提供三年或以上的保修服務(wù),這也是一種非常理想的選擇。好品牌的UPS生產(chǎn)廠家往往比較重視產(chǎn)品聲譽(yù),可以對用戶做出有效承諾。

(5)選擇UPS時,對供電質(zhì)量要求高的一些設(shè)備,建議選擇在線式UPS。而對于質(zhì)量不是很高的設(shè)備,則建議選擇在線互動式UPS。

5 結(jié)論

UPS作為計算機(jī)的重要外設(shè),在社會生產(chǎn)發(fā)展的過程中扮演著重要的角色,國家各行業(yè)、各領(lǐng)域的快速發(fā)展對供電質(zhì)量的要求也隨之不斷提升,尤其是實時性很強(qiáng)的重要系統(tǒng)。本文根據(jù)工作當(dāng)時的不同,對UPS進(jìn)行了分類,介紹了當(dāng)下UPS的發(fā)展動向,并根據(jù)不同種類UPS的特點及技術(shù)性能、服務(wù)保證和產(chǎn)品價格等方面分析了如何正確選擇選擇UPS。

[1]溫順理。UPS的發(fā)展趨勢-模塊化[J]。Ups應(yīng)用,2015):33-36.

[2]李慧敏,魏煥然。UPS電源分類及發(fā)展趨勢[J]。黑龍江科技信息,2015:116-117.

劉大慶(1967-),山西大同人,大學(xué)本科,內(nèi)蒙古新聞出版廣電局610臺高級工程師,研究方向:中波廣播發(fā)射。