通信工程師培訓(xùn)UPS發(fā)展趨勢

1.UPS組成

綜上所述，UPS通常由以下7部分組成：輸入整流濾波電路、功率因數(shù)校正電路、蓄電 池組、充電電路、逆變電路、靜態(tài)開關(guān)電路、控制監(jiān)測顯示及保護電路。

（1）輸入整流濾波電路

UPS中，常用的整流電路有單相不可控和可控整流電路、三相不可控和可控整流電路。 濾波器可分為電容輸入或電感輸入兩種。

（2）功率因數(shù)校正電路

UPS中，交流市電經(jīng)整流后都采用大容量電容器進行濾波而且整流電路輸出端還并聯(lián)有 蓄電池。在電容器或蓄電池充電期間將形成脈沖電流。該電流峰值很高，產(chǎn)生高次諧波電流 并導(dǎo)致功率因數(shù)下降，功率因數(shù)校正電路可使電網(wǎng)輸入電流變?yōu)榕c輸入電壓同相位的正弦波。

（3）蓄電池組

蓄電池組是UPS的心臟。市電正常時，蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并儲存起 來。市電中斷時，UPS蓄電池中的電量維持逆變器工作。目前中小型UPS中廣泛使用閥 控鉛酸蓄電池。長延時（4h或8h） UPS中，蓄電池的成本甚至超過主機的成本，正確使 用維護蓄電池組，對延長蓄電池使用壽命關(guān)系極大，使用正確，閥控鉛酸蓄電池的壽命可 達10年以上。

（4）充電電路

UPS中，一般充電電路都是獨立工作的，也就是說，即使不用逆變器，只要將交流電源 接通，充電電路就開始工作。充電過程中，首先采用恒流充電，當(dāng)蓄電池的電壓達到浮充電 壓后，即轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池被充足，因此，充電電路一般有兩個反饋回路，一個作電 流反饋，另一個作電壓反饋。主電路一般采用開關(guān)型整流電路，為了縮短充電時間，各種快 速充電電路在UPS中也得到了應(yīng)用。（5）逆變電路

逆變器的作用是將市電整流后的直流電壓或蓄電池電壓變換成交流電壓。在后備式UPS 中，逆變器輸出電壓波形一般為準方波；在線式UPS中，逆變器輸出電壓波形多為正弦脈金 調(diào)制波（SPWM），該波形經(jīng)LC低通濾波器濾波后，可得到標(biāo)準正弦波。

（6）靜態(tài)開關(guān)電路

靜態(tài)開關(guān)的作用是保護UPS和負載，并實現(xiàn)市電旁路供電和逆變器供電的轉(zhuǎn)換。UPS 過載時，為了保護逆變器，當(dāng)市電正常時，UPS通過靜態(tài)開關(guān)將輸出由逆變器轉(zhuǎn)換到市電？, 逆變器出現(xiàn)故障時，為了保證負載不斷電，UPS的輸出也通過靜態(tài)幵關(guān)輸出切換到市電。由 于UPS內(nèi)部一般都有同步鎖相電路，同時靜態(tài)開關(guān)轉(zhuǎn)換時間較短，因此在轉(zhuǎn)換過程中不會出 現(xiàn)供電間斷。小型UPS -般采用快速繼電器作為靜態(tài)開關(guān)，大中型UPS則釆用反向并聯(lián)的 快速晶閘管作靜態(tài)開關(guān)。

（7）控制、監(jiān)測、顯示及保護電路

UPS輸出電壓的精度、波形失真度以及工作可靠性均與控制電路密切相關(guān)?？刂齐娐分?要有SPWM產(chǎn)生電路、閉環(huán)調(diào)壓電路、同步鎖相電路等。為了使UPS可靠工作，還應(yīng)具有 較完善的保護電路，一般的UPS中都有：電池電壓過低自動保護電路，逆變器輸出過載或短 路自動保護電路，逆變器過壓自動保護電路，市電電壓過高自動保護電路，UPS延遲啟動自 動保護電路等。為了隨時掌握和了解工作狀態(tài)和運行情況，UPS中還設(shè)有監(jiān)測電路、顯示電 路及報警電路。

2.UPS發(fā)展趨勢

（1）智能化

智能化的UPS的硬件部分，是由普通的UPS加上微機而組成的。微機通過對各類信息 的分析綜合，完成UPS正常的控制功能，此外還應(yīng)完成以下功能。

①對UPS實現(xiàn)實時監(jiān)測，對重要數(shù)據(jù)進行分析處理，從中判定各部分電路工作是否 正常；

②UPS發(fā)生故障時，能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時分析，診斷出故障部位，并給出處理方法；

③在UPS發(fā)生故障時，裉據(jù)現(xiàn)場需要及時釆取必要的自身應(yīng)急保護動作，以防故障面 擴大；

④能根據(jù)不同電池的要求，對電池進行不同方式的充電；

⑤UPS運行出現(xiàn)異?；颍堪l(fā)生故障時，能夠?qū)崟r自動記錄有關(guān)信息，顯示監(jiān)測的數(shù)據(jù)， 并形成檔案，供工程技術(shù)人員查閱；

⑥用程序控制UPS啟動或停止，實現(xiàn)無人值守；

⑦可以隨時向計算機輸入或從聯(lián)網(wǎng)機獲取信息。

（2）高頻化

第一代UPS的功率開關(guān)為晶閘管，第二代UPS的功率開關(guān)為功率晶體管，第三代UPS 的功率開關(guān)為功率場效應(yīng)控器件（MOSFET和IGBT）。功率晶體管開關(guān)速度比晶閘管高一個 數(shù)量級，場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的開關(guān)速度比功率晶體管又高一個數(shù)量級?！儞Q電路頻 率的提高，使濾波電感和電容大大減少，UPS效率、動態(tài)響應(yīng)特性和精度大大提高，體積和 噪聲和也大大減小。

（3）綠色化

各種用電設(shè)備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流及滯后電流嚴重污染電網(wǎng)，隨著各種政策法規(guī) 的出臺，對要求無污染的綠色電源裝置的呼聲越來越高，UPS電源除加裝高效輸入濾波器外， 還應(yīng)在電網(wǎng)輸入端采用功率因數(shù)校正技術(shù)，消除整流濾波電路產(chǎn)生的諧波電流，使UPS的輸 入功率因數(shù)達到0.98以上。

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