UPS电源是什么东西

UPS电源是什么东西

UPS不间断电源是在电网异常的情况下不间断的为电器负载设备提供后备交流电源,维持电器正常运作的设备。通常情况下不间断电源被用于维持计算机或交换机等关键性商用设备或精密仪器的不间断运行,防止计算机数据丢失,电话通信网络中断或仪器失去控制。

电网异常

使用不间断电源是为了应对电网可能出现的以下情况:

  1. 停电(电网停止工作,无电压输出)
  2. 压降(亦称下陷,电网电压低于标称电压 15%-20%,时间可能持续数秒)
  3. 电涌(亦称浪涌、突波,电网电压瞬间高于标称电压 10%以上,时间持续数秒)
  4. 持续欠压
  5. 持续过压
  6. 线噪(因线路屏蔽差而引入的射频或电磁干扰)
  7. 频率漂移(发电机不稳定造成的电网频率偏差)
  8. 开关瞬态(亦称暂态,由电气设备开关或放电造成的电压偏差,有时可高达 20000 伏,但是持续时间极短,仅数纳秒)
  9. 谐波(电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的干扰)

不间断电源的发展

飞轮式不间断电源

在使用电池的时代之前,不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应,这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机(或汽油机)及发电机等组成。在电网供电的情况下,由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转,并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用,发电机转速可以保持均衡,此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。当电网断电后,飞轮继续带动发电机的转子旋转,同时启动柴油机带动发电机发电,替代原有电网为负载供电。

由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力,会产生较大的噪音同时体积也较大,因此目前一般仅被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合,通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。

蓄电池式不间断电源

自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来,不间断电源一直在被改进,但是其基本原理没有重大变化。

现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成,一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下,不间断电源利用电网电源为自身充电,在电网出现异常的时候,不间断电源将存储于电池中的电能释放,供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和后备式(亦称为离线式)两种;按输出波形可分为正弦型、近似正弦型(用阶梯方波来拟合正弦波)等。

不间断电源的工作原理

后备式

后备式又称为离线式不断电系统(Off-Line UPS),它只是“备援”性质的 UPS,市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal Mode),一旦市电供电品质不稳或停电了,市电的回路会自动切断,电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery Mode),直到市电恢复正常,“UPS 只有在市电停电了才会介入供电”,不过从直流电转换的交流电是方波,只限于供电给电容型负载,如电脑和监视器。若 Inverter(“逆变器”)为正弦波逆变器,则可供电给电感性负载,如:马达、电风扇。

线上交错式

线上交错式又称为线上互动式或在线互动式(Line-Interactive UPS),基本运作方式和离线式一样,不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电,但随时都在监视市电的供电状况,本身具备升压和减压补偿电路,在市电的供电状况不理想时,即时校正,减少不必要的“Battery Mode”切换,延长电池寿命。

在线式

在线式不断电系统(On-Line UPS)的运作模式为“市电和用电设备是隔离的,市电不会直接供电给用电设备”,而是到了 UPS 就被转换成直流电,再兵分两路,一路为电池充电,另一路则转回交流电,供电给用电设备,市电供电品质不稳或停电时,电池从充电转为供电,直到市电恢复正常才转回充电,“UPS 在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波,而且纯净无杂讯,不受市电不稳定的影响,可供电给“电感型负载”,例如电风扇,只要在 UPS 输出功率足够的前题下,可以供电给任何使用市电的设备。

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