UPS电源有既被动后备式、在线互动式和线上交错式三种类型,而每种类型的UPS的电源工作原理是不一样的,下面小编就来分别说一下。
被动后备式:又称为非在线式不间断电源(Off-LineUPS),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(NormalMode),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(BatteryMode),直到市电恢复正常,“UPS只有在市电停电了才会介入供电”,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。
在线互动式:在线式UPS(On-LineUPS)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,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。
线上交错式:又称为线上互动式或在线互动式(Line-InteractiveUPS),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“BatteryMode”切换,延长电池寿命。
一、UPS电源工作原理
UPS电源按输出波形可分为方波输出和正弦波输出两大类。按其操作方式可分为后备式和在线式。其中后备式UPS电源,在市电正常供电时,由市电直接向负载提供电源。当市电供电中断,蓄电池才对逆变器供电,并由UPS的逆变器对负载提供交流电源。即UPS电源的逆变器总是处于对负载提供后备供电状态。而对在线式的UPS电源来说,它平时是由交流电→整流→逆变器方式对负载提供交流电源,一旦市电中断时,UPS改由蓄电池→逆变器方式对负载提供电源。只有当蓄电池放电至终了电压时,由控制电路发出信号去控制自动切换开关,转换成由另一路交流旁路的市电供电。市电恢复供电后,UPS又重新切换到由逆变器对负载提供电源。在线式UPS电源,在正常情况下,总是由UPS电源的逆变器对负载供电,这就避免了所有由市电电网带来的任何电源波动及干扰对负载供电所产生的影响。显然,它的供电质量明显优于后备式UPS电源。在线式可以实现对负载的稳压、稳频供电。后备式UPS电源由于运行效率高,噪音低,价格相对便宜。
二、UPS采用的先进技术
1、采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT),作为逆变功率器件。其主要特点如下:
大大降低逆变器换流损耗以及交流滤波器的损耗,逆变器的效率提高,整机效率可达94%~96%;
由于IGBT的开关频率在20~50KHz,明显提高了逆变器的性能,使输出电压谐波含量大为减少(<1.5%),动态响应更好;
IGBT用于电压控制器,驱动电路简单,它有正方形的开关安全工作区,并有高的峰值电流容量,使逆变器可靠性增加;
由于IGBT逆变器的高频化,减小输出交流滤波器的尺寸,也相应减小了损耗,使整机体积小,噪音低;
高可靠,长寿命。
2、微处理器数字化控制
控制系统采用先进的计算机数字控制技术及模拟量计算机控制技术,即通过主/协结构完成系统控制。
系统由整流/充电器、逆变器、静态开关3个协处理器单元和一个模拟量计算机单元承担其所有的数据采集,模拟运算功能调整等工作,送到主处理器进行集中控制,综合处理,记录存档和显示终处理信息。借助这种计算机高速数据处理技术,充分发挥其系统硬件和软件特点,提高UPS实时控制、保护和监测能力。
3、控制实施通道
目前UPS的硬件系统基本上是由整流器、逆变器、静态开关三大部分加上微机系统所组成,其数据采集是通过极为的霍尔器件,以及新高速A/D转换器,将模拟信号转换成数字形式,终纳入协处理器和主处理器通道。根据UPS功能和用户需要,这些信号将用来实现UPS控制,调整,监测和保护之目的。
分布在UPS三大部分的霍尔传感器采集两类信号:开关信号——主要反应各部件开关操作,保险开关操作,热继电器等的工作状态;模拟信号——反映输入、输出、电压、电流、频率以及充电电压、电流等参数。