UPS基础及原理介绍

UPS基础及原理介绍本文详细介绍了不间断电源的基本概念 组成部分 包括整流器 蓄电池 逆变器和静态开关 电气变换种类 以及 UPS 按照供电体系 输出功率 变压器特点和工作原理的分类

基本概念及组成

ups,不间断电源设备,指不会因短暂停电中断、可以一直供应高品质电源、有效保护精密仪器的电源设备。全名Uninterruptible Power System。亦有稳定电压的作用,类似于稳压器。

从基本应用原理上讲,UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要件,稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。1)整流器:整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能:第一,将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压。因此,它同时又起到一个充电器的作用;

2)蓄电池:蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是:1当市电正常时,将电能转换成化学能储存在电池内部。2当市电故障时,将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;

3)逆变器:逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成;

4)静态开关:静态开关又称静止开关,它是一种无触点开关,是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关,其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统,其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。

电气变换种类

交流 →直流    整流变换

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直流 →交流    逆变变换

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高压 →低压    降压变换

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低压 →高压   升压变换  

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三相IGBT全控整流桥

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 特点:PFC升压整流,高输入功率因数

单相半桥逆变电路

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三相半桥逆变器

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常用器件:

无源器件:

电阻—消耗电能,电压电流同相位 

电感—产生磁场储存磁场能量,通直流阻交流,电流滞后电压

电容—产生电场储存电场能量,通交流阻直流,电流超前电压

IGBT:绝缘栅型双极型晶体管全控型器件:开通可控,关断可控

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器件特点:高输入阻抗;电压型控制器件,驱动功率小;开关速度快、工作频率可达10-100KHz;饱和压降低(相比MOSFET小得多);电压、电流容量较大,安全工作区较宽。通常反向集成体二极管 

半导体功率器件:

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UPS的分类

按供电体系不同,UPS分为

单进单出UPS     

三进单出UPS     

三进三出UPS

按输出功率不同,UPS分为

小功率(<10kVA) 

中等功率(10至30kVA)   

大功率(>30kVA)

按变压器特点不同,UPS分为

高频UPS(高频机)              

工频UPS(工频机)

按工作原理不同,UPS分为

后备式UPS

在线互动式UPS

在线式UPS

后备式UPS工作原理

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特点:市电正常时逆变器不工作、 切换时间长

互动式UPS工作原理

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特点:逆变器与充电器合二为一、 实现分段稳压

在线式UPS工作原理

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特点:正常情况下逆变电路始终处于工作状态

在线式UPS工作模式

电池逆变工作模式:

当主路市电掉电或不正常时,系统自动无间断地切换到电池工作模式,由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式 ,如图:

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静态旁路工作模式:

旁路工作方式有两种,一种能自动恢复到正常工作模式;另一种需人工干预才能回到正常工作模式。在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下,系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。在UPS恢复正常后,系统自动恢复正常供电方式。

当用户关机,或主路市电掉电(或不正常)且电池储能耗尽,或发生严重故障等情况下,逆变器关闭,系统会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式,则需要用户重新开机,如图:

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维修工作模式:

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来源:电力基础学习

今天的文章 UPS基础及原理介绍分享到此就结束了,感谢您的阅读。
编程小号
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