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不间断电源系统(UPS)常用的三种类型

浏览:5761  来源:通信人在线  日期:2019-08-11

所谓不间断电源系统(UPS)的类型通常是指,按照国际电工委员会(IEC)标准IEC 62040-3《不间断电源系统UPS-3部分:性能规定方法和测试要求》,对UPS电路结构的配置不同,将常用的UPS分为三大基本类型,即:双变换UPS、互动UPS和后备式UPS。我国国家标准GB/T 7260.3《不间断电源设备(UPS 3部分:确定性能的方法和试验要求》修改采用了IEC 62040-3

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一、GB/T 7260.3给出的类型及要求

GB/T 7260.3-2003的附录B《不间断电源设备(UPS)运行的例子》中,对这三种基本类型用方框图的方式叙述了典型电路配置和每一种电路的运行方式。除了三种基本类型外,此外,还给出了带旁路的UPS双变换和带旁路的UPS互动运行的例子。附录中给出了各种类型的UPS电路的典型配置,并详细介绍了其运行方式。若要详细了解具体内容的请查阅下附件。

附件:GB/T 7260.3给出的UPS类型及运行要求

另外,对于“双变换UPS”过去常使用“在线(on lineUPS”这一术语,IEC 62040-3明确提出应避免使用,只使用“双变换”这一术语。这是为了避免某些互动UPS与双变换UPS的混淆。对于后备式UPS,也有称冷备用UPS。在GB/T 7260.3中还专门给出了双变换UPS、互动UPS和后备用UPS的定义,如下表1所示。

1:双变换UPS、互动UPS和冷备用UPS的含义

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二、UPS三种类型的实例

下图2-0给出了UPS三种类型的实用电路的实例,以帮助理解上述GB/T 7260.3附录B中的UPS类型。其中,对于互动UPS类型给出的实例是Delta变换UPS。下述简要介绍其工作原理及其特点。

2-0UPS三种类型的实用电路的实例

1、后备式UPS

后备式UPS(也称冷备用UPS)的基本结构如图2-0(a)所示,其基本工作原理是:输入交流市电正常时,转换开关自动接通“旁路”,市电经旁路通道向用电设备供电(后备式UPS的旁路通道中通常加装对市电进行简单稳压处理的装置);充电器对蓄电池补充充电;此时逆变器停机(冷备用)。当市电异常时,蓄电池对逆变器供电,逆变器迅速开机,转换开关自动接通逆变器,由逆变器输出交流电压向用电设备供电。该类型电路有如表2-1所示的特点。

2-1:各类型UPS的特点

2、双变换UPS

双变换UPS的基本结构如图2-0 (b)所示,所谓双变换,是指这种UPS正常工作时,电能经过了AC/DCDC/AC两次变换供给负载。其基本工作原理是:无论市电是否正常,均由逆变器经相应的静态开关向负载供电。市电正常时,整流器向逆变器供给直流电,并由整流器或另设的充电器对蓄电池组补充充电;当市电异常时,蓄电池组放电向逆变器供给直流电。该类型电路有的特点也汇总在表2-1中。

由整流器/逆变器组合向负载供电,称为正常运行方式;由蓄电池/逆变器组合向负载供电,称为储能供电运行方式。在这两种运行方式的转换过程中,逆变器的输入直流电压不间断,因此UPS的输出电压保持连续,不会中断。

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双变换UPS有带输出隔离变压器和不带输出隔离变压器之分。带输出隔离变压器的机型在逆变器的输出侧接有隔离变压器,其可靠性较好,能做到零线对地线电压小于1V(数据机房通常要求零线对地线电压控制在1V以内);但体积较大,质量较重,效率稍低。不带输出隔离变压器的机型在逆变器的输出侧没有隔离变压器,其体积较小,质量较轻,效率稍高;但可靠性不如前者,同时不易获得很低的零线对地线电压。

3、互动UPS

互动运行UPS类型,也有称线路交互UPS或市电交互UPS,过去也有称在线互动式UPS,有多种型式的电路,图2-0(c)所示的Delta变换UPS是属于这种类型的比较新颖的产品。其中的逆变器是双向变换器,既能将输入交流电整流为直流电给蓄电池充电,又能将蓄电池的直流电逆变为交流电给负载供电,这两种工作状态在一定条件下自动转换。Delta变换UPS的电路特点同样汇总在表2-1中。其工作原理简述为,在市电正常时:

串联补偿-逆变器1Delta双向变换器)是可变电流源,其输出电压补偿输入市电电压的变化,使输出电压稳定,并使输入电流波形为正弦波,所需补偿功率小;

并联补偿-逆变器2(主双向变换器)是电压源,它使输出电压为正弦波,并提供输出电流的谐波和无功电流,这时所需补偿功率小,可同时对蓄电池组充电,一个变换器具有整流和逆变两种用途。

市电异常时,由逆变器2提供输出;当逆变器发生故障时,静态开关迅速切换为由市电旁路供电。

三、关于UPS的配置类型

上述所介绍的三种UPS的基本类型,实际上是不间断电源系统(UPS)配置类型的常用例子。而对于UPS,为了满足其不同类型负载(用户设备)对供电连续性和供电质量要求, UPS有多种配置类型。在GB/T 7260.3-2003的附录A《不间断电源设备(UPS)的配置类型》中,给出了常用的一些典型配置,并阐述了每种配置的主要特征。

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