不间断电源

简介

　   UPS是Uninterruptible Power Supply的缩写，在电源发生故障时， UPS能够给计算机继续供电。

　　连接在计算机和电源之间以保证电流不受干扰的设备。UPS 设备使用电池保持计算机在断电之后仍能正常运行一段时间。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。（UPS） 　　不间断电源(UPS)，在停电时，为计算机或其它设备继续提供电源。UPS可以是下面的一种： 　　电池系统。 　　旋转UPS，它利用一个大飞轮的惯性来为计算机提供短暂电源。 　　运行AC发电机的内燃马达。 　　UPS设备有两种类型：联机和旁置。旁置设备只在电源没电时才启动。因此，它必须有可在5微秒内启动它做后援电源的电路。联机设备固定地为计算机提供电源。由于这一特点，它不需要在没电时才打开。如果外面的电源坏了，这个部件内的电池还继续向计算机提供电力。虽然联机UPS是的选择，但比旁置UPS要昂贵得多。然而由于联机部件对计算机提供恒定的电力，所以这种电力总是稳定的。 　　当购买电池后援系统时，需要对下面设备有些了解： 　　这个UPS电池可以提供电力的时间。 　　当UPS是在后缓电力操作时，UPS是否向服务器提供 警告系统。 　　这个UPS有无消除外来瞬变嗓音的电力调节功能。 　　电池的寿命和它随着时间如何降级。 　　电池不再提供后援电力时，这个设备能否警告你。 　　这些电池是否可换。 　　还需知道准备安装UPS的设备电力需求情况。对于服务器，可能安装CPU(和其它附加设备)、监视器、外部路由器、集线器和布线中心。可以通过查看这些设备的后板来发现它们的电力需求。UPS的性能主要用伏安(VA)来衡量，它是指线路的电压乘以电流(安培)。需要把所有连接到这个UPS的设备的电力需求加在一起，然后购买一个可以处理负载的UPS。首先查得这个设备后板上的安培数，并乘以电压值(在美国通常是120伏特)，然后将每个设备的这个数字加在一起，并选择一个合适的UPS。 　　连接到文件服务器的UPS通常需要一条附加电缆，当UPS在后缓电力工作时，通过这条电缆警告文件服务器。然后，服务器就必须在一定时间内进行下载过程。这个监督器电缆的一端需要有一个立体声插头(为插进旁边的UPS监督器板或一个非PS/2文件服务器的SS键卡)或一个4针鼠标插头(为插入一个PS/2文件服务器的鼠标端口)。这个监督器电缆的另一端需要具有选择的特定UPS所需类型的连接器。 　　一些厂商已经为他们的电力保护设备开发了一些功能。美国电力转换公司的Smart-UPS系列，通过一种称为PowerChute的软件控制程序，向网络管理人员提供了诊断信息。这个软件是安装在服务器上的，并通过一条电缆与该UPS进行通信。然后，管理人员就可以跟踪电力质量、UPS操作温度、线路频率、UPS输出电压、和最小线路电力、电池强度、线路电压和UPS负载。美国电力转换公司(American Power Conversion)在Kingston，Rhode Island。

原理

　　AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。

　　DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。 　　控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。

组成

　　UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检 故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。

　　在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产（如粗黑→所示）；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）。 　　UPS电源系统主要分两大部分，主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关，因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功率应满足UPS电源70％的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等。莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电，因此，UPS电源系统在检测到电网电压中断后，可自行启动供电，且随着储能电池慢慢放电，储能电池的容量随着时间会逐渐降低，考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50％并留有一定的余量，UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时，半容量为1小时。

工作

　　当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输 出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150[%]负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200[%]额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源（标称额定功率）80[%]的阻性负载设计负载能力，一般带计算机负载时可承受的按下式估算：

　　∑i=1 n Pi≤P 　　其中P为不间断电源输出容量（VA），P为第i个负载伏安数 　　每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 　　每台操作站功率： 220V*2A=440VA 　　IBM PC客户机及服务器：220V*1.5A=330VA 　　则总功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 　　6490VA/0.8=8112VA 　　因此，在这条棒材生产线上，采用10KVA的不间断电源比较合适。