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关于UPS(不间断电源)知识讲解

作者: 浮思特科技2024-05-30 14:44:35

  UPS是“Uninterruptible Power Supply”的首字母缩写,也就是不间断电源,指的是电力供应网络与需要保护的设备之间的连接设备,即使在停电或停电的情况下也为其供电。不应将UPS与电压稳定器、隔离变压器、瞬态抑制器等其他保护装置混淆。

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  UPS的作用

  如上所述,UPSS是在发生断电或停电时提供应急电源的设备。它们被用来保护敏感的电子器件免受电压波动或停电造成的损害。在有电力时,UPSS将交流电转换成直流电,直流电储存在电池中。在停电的情况下,UPS使用电池中储存的能量为连接的设备供电,然后将直流转换为交流。上浮系统具有不同的尺寸和电力能力。通过使用UPSS,敏感的电子器件能够避免轻微到严重的电压波动或突然停电。它们还允许设备在电源故障时继续运行。这对于不能中断的活动特别重要,例如服务器、安全系统、以及数据存储系统。

  通过设备保护,UPSS有助于降低因电压波动或停电而损坏的电子设备的维修成本。大多数配备UPS的设备很可能是个人电脑。停电会导致计算机关闭或崩溃,导致有价值的工作和数据丢失或删除,造成难以想象的破坏。如果在执行写入操作时发生扰动,整个硬盘可能会被销毁。对于企业来说,计算机上存储的敏感数据和文档往往比包含它们的硬件价值大得多。尽管今天的个人电脑具有很高的可靠性,但它们很容易受到主电压波动和下降的影响。尽管今天的技术取得了显著的成果,现在还没有不受干扰的配电线,问题,即使是难以察觉的问题,也几乎司空见惯。

  静态上升

  UPS通常纠正高电压和低压事件,如峰值和凹陷。因此,要实现对你的设备的保护,你需要足够的保护,以保证正常的运行,即使在没有电力的情况下。通过安装适当的UPS,这些装置受到保护,不受电气扰动产生的危险影响。在长时间停电的情况下,UPS提供足够的电源来保存数据和有序地关闭应用程序,从而消除中断的影响。一旦进行了这一维护,该设备就可以关闭,因为电池根据其特定的电力能力有有限的自主权。一般来说,UPS提供10或15分钟的备用电源,虽然大容量电池可获得较长的自主权时间。

  由于UPS在长时间停电期间只提供有限的功率,用户应该采取一些预防措施,防止数据丢失,以免UPS不再能够为他们的设备提供电源。最先进的UPS模型有一个通信端口,可以保护与设备的逻辑连接。静态提升使用电力电子,而不是电动发电机,以提供电力负荷。现在大多数学生都是这样的。图1描述了UPS的总体结构。一种广泛使用的UPS类型被称为"双转换",其特点是输入和输出从不直接接触,这是因为它们进行了两种转换,从交流电到直流电,反之亦然。在中间点,电池被插入到为逆变器供电的汇总节点,即。,进行第二个转换的块,这样就没有开关,也没有电压变化可以影响输出。

  有时,这种类型的UPS配备了一个变压器,也执行隔离功能。在这种类型的操作中,当电源在电源和电池之间传递时,没有延迟时间。另一种操作方式被定义为"离线",在这种情况下,逆变器只在电源电压失效时才运行。管理该系统所需的能量显然比以前的少,但在这种情况下,能源的改变需要几个毫秒的潜伏期,在此期间,负载与所有的能源无关。

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图1

  今天,有许多类型的组件来设计双转换上。最初使用过,但目前, 碳化硅 从效率、功率密度和成本效益以及电力损耗方面来看,MOSIFT远远超过硅。通常,开关频率等于或大于25千赫,以避免产生任何可听和烦人的音调。

  以前的条款已经涉及交流转换为直流转换程序,因此没有必要在这里重复这些程序。UPS的功能不仅被归结为能源的转换和供应,而且不幸的是,它的管理存在着令人不安的因素。由于存在着改变其实质特性的不良影响,电力质量往往会降低。这些干扰可以是电压峰值和下降,谐波的存在,以及电力线路中的噪音。幸运的是,这些不需要的事件具有短期的持续性,或者是人的本性(附近其他设备的操作),或者是自然的(闪电或放电)。现在让我们来研究两种常见的UPS,即离线UPS和在线(或双重转换)UPS,尽管实际上还有很多其他的。

  脱机

  这种UPS类型用于低功率(参见图2中的一般图)。在有电源电压的情况下,负载通过一个静态开关供电,该开关配有一个过滤器,以减少任何电源干扰。与此同时,交流/直流转换器为电池充电。因此,输出电流实际上与输入电流相同。然而,当电源电压失效时,负载由带逆变器的电池供电。这种UPS模式允许您获得简单、小型和经济的设备。然而,它们并不能保证在输入和输出之间有足够的隔离,而且通常,开关时间很长,所以在几十毫秒的时间里,负载仍然没有电力。

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图2

  双重在线转换

  双转换升级比以前的更复杂(参见图3中的一般图)。在有电源电压的情况下,负载由逆变器驱动。在这种情况下,有双交流/直流和直流/交流转换。在没有电力的情况下,使用了储能电池,直流/交流转换器为负载供电。因此,开关是直接的,没有过渡,负载是保护和从整个分配系统隔离。最终,表现更好,但成本更高。

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图3

  简单的UPS电路作为起点

  图4显示了一个小型UPS的通用示例,它由离散的组件组成。它的运行是不费力的,不使用逆变器或电压调节器,它可以用来驱动低电流负载。在正常运作中,即在有电力的情况下,电池通过电阻R3充电。由D1、D-2、D3和D_3组成的桥和电解电容C1组成的桥对交流电压进行校正和调平。功率晶体管处于饱和状态,通过二极管D7为负载供电。这种配置是为了稳定中电流负载的输出电压.当主电压失效时,晶体管不再导电。因此,负载由电池供电。在这种配置中,齐纳二极管的选择非常微妙和关键。

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图4

  图5显示了与最重要节点有关的图表。我们可以从顶部观察到以下痕迹:

  第一个图表显示了网络中电流流动的逻辑趋势.它出现在模拟的前3秒,然后停电发生1秒,然后电能返回3秒,消失1秒,以此类推。

  第二个图表显示了230V(RMS)的交流电压。在停电期间,电压为0.

  第三个图显示了正常操作和停电时负载上的电压。如你所见,在停电期间,有一个小电压降约0.5伏。

  第四个也是最后一个图表显示了通过电池和二极管D6的电流。在正常操作中,在主电压的情况下,电池的消耗是零的,而不是通过电阻R3轻微充电。

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图5

  结论

  UPS无疑是保护敏感电子设备,尤其是其中储存的任何数据和信息的一项重要投资。在选择购买UPS时,必须考虑几个技术和操作因素,以确保它完全适合你的需要。对电力日益增长的依赖往往需要替代和应急电力系统。

评估的一个重要因素是尊重环境。实际上,目前还不能用发动机发电机和柴油燃料来建立UPS。最新的技术还在评估使用超级电容器作为能源的解决方案,这可以确保在主电网发生电力中断时取得更好的结果。

浮思特科技专注功率器件领域,为客户提供IGBTIPM模块等功率器件以及MCU和触控芯片,是一家拥有核心技术的电子元器件供应商和解决方案商。

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