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四種UPS電路結構的特點

文字:[大][中][小] 2016/4/14    瀏覽次數:958    

      一、各自的特點


  1、後備式UPS的性能特點是:
  當市電存在時,效率高,可達98%以上;
  當市電存在時,輸入功率因數和輸入電流諧波取決於負載電流,UPS本身不產生附加輸入功率因數和諧波電流失真;輸出能力強,對負載電流波峰係數、浪湧電流係數、輸出功率因數、過載等沒有嚴格地限製;輸出有轉換時間,一般可做到4ms左右,足以滿足負載要求;輸出電壓穩定精度差,但能滿足負載要求;整機要靠附加濾波電路提高UPS雙向抗幹擾功能;電路簡單,成本低,可靠性高;
  由於輸出有轉換開關,受切換電流能力和動作時間的限製,UPS輸出功率做大有一定困難,當前麵市的後備式UPS多在2KVA以下。


  2、在線互動式UPS的性能特點是:
  當市電存在時,效率高,可達98%以上;
  當市電存在時,輸入功率因數和輸入電流諧波成份取決於負載電流,UPS本身不產生附加輸入功率因數和諧波電流失真;輸出能力強,對負載電流峰值係數、浪湧電流係數、輸出功率因數、過載等沒有嚴格地限製;因為輸入開關存在開斷時間,至使UPS輸出仍有轉換時間,但比後備式要小;輸出電壓穩定精度差,但能滿足負載要求;因為逆變器直接接在輸出端,並且處在熱備份狀況,對輸出電壓尖峰幹擾有濾波作用;電路更簡單,成本低,可靠性高;
  逆變器同時有充電功能,省掉了後備式UPS的附加充電器,其充電能力要比附加充電器強的多,當要求長延時供電時,無須再增加機外充電設備;由於逆變器與輸出直接接在一起,沒有轉換開關的限製,所以輸出功率可提高到5-10KVA。
  為了進一步改善在線互動式的功能,可在輸入開關和智能調壓之間串接一個電感,目的在於當市電掉電時,逆變器可立即向負載供電,因為串聯電感對逆變輸出反饋到電網的電流有很強的抑製作用,避免了輸入開關未斷開時短路逆變器輸出的危險,這樣做可以使在線互動式的轉換時間減小到零,使其完全具備雙逆變在線式的轉換功能,同時還增加了整個UPS的抗幹擾能力。但是,這樣做卻帶來了降低UPS輸入功率因數的不良後果。


  3、雙逆變在線式UPS的性能特點如下:
  因為不管市電有無,負載的全部功率都由逆變器給出,所以可以向負載提供高質量的電源,例如輸出電壓穩定精度、頻率穩定度、輸出電壓動態響應、波形失真度等指標,都是比較高的;輸出電壓不受任何影響,沒有轉換時間;因為無論市電有無,全部負載功率都由逆變器供出,UPS的功率餘量有限,輸出能力不理想,所以對負載提出限製條件,例如輸出電流峰值係數(一般隻達到3:1)、過載能力、輸出功率因數(一般為0.8)、輸出有功功率小於標定的KVA數,應付衝擊性負載的能力等;由於逆變器(Ⅰ)多為整流電路,對電網形成電流諧波幹擾,輸入功率因數低,經濾波後,最小的諧波電流成份在10%左右,而輸入功率因數隻有0.8左右,如果在逆變器(Ⅰ)中使用功率因數校正技術,則可把輸入功率因數提高到接近1,輸入電流諧波成份也會大幅度降低;在市電存在時,由於兩個逆變器都承擔100%的負載功率,所以整機效率低,10KVA以下的UPS為80%左右,50 KVA的可達85-90%,100 KVA以上的可達90--92%。


  4、雙逆變電壓補償在線式的性能特點如下:
  因為逆變器(Ⅱ)隨時監視控製輸出電壓,並通過逆變(Ⅰ)參與主回路電壓的調整,所以不管市電是否存在,都可以向負載提供高質量的電源,例如輸出電壓穩定度、頻率穩定度、輸出電壓動態響應、波形失真等指標,都是比較高的。
  市電掉電時,輸出電壓不受響應,沒有轉換時間。並且,當負載電流發生畸變時,也由逆變器(Ⅱ)調整補償掉,所以是典型的在線工作方式。
  當市電存在時,逆變器(Ⅰ)和(Ⅱ)隻對輸入電壓與輸出電壓的差值進行調整和補償,逆變器承擔的最大功率(當輸入電壓處於上限和下限時)僅為輸出功率的20%(相當於輸入電壓變化範圍),所以功率強度很小(1/5),功率餘量大,這就大大增強了UPS的輸出能力,與雙逆變在線式相比,過載能力增強(200%,1分鍾),不再對負載電流波峰係數予以限製,可從容地對付衝擊性負載,不再對負載功率因數進行限製,輸出有功功率可以等於標定的KVA值。
  逆變器(Ⅰ)同時完成了對輸入端的功率因數校正功能,使輸入功率因數等於1,輸入諧波電流降到3%以下。
  在市電存在時,由於兩個逆變器承擔的最大功率僅為輸出功率的1/5,所以整機效率在很大的功率範圍內都可達到96%。
  在市電存在的情況下(UPS連續運行時間的99%是有市電的),逆變器功率強度僅為設計值(逆變器Ⅱ)的1/5,所以元器件乃至整機的壽命和可靠性必然大幅度提高。


  二、四種UPS電路結構共同的性能特點


  四種結構形式的UPS並存,這是目前UPS技術和市場的現實,這種現象是在對UPS使用要求不斷提高和UPS技術不斷進步的過程中形成的,如果從技術先進性、主要性能指標(對電網的適應能力,輸出能力和可靠性)的優劣、輸出功率等級、生產成本、不同的使用場合等方麵做一下綜合性的比較,可以肯定,雖然這四種類型的UPS將並存下去,但必然會在使用過程中不斷改進技術,提高性能,當然,優勝劣汰也是在所難免的。
  但是,由於UPS功能概念發生了變化,對UPS硬件技術提出更高的要求,這種要求可用“實用、可靠”四個字來概括,換句話說,目前的UPS的各種性能指標,雖然基本上可以滿足作用者的要求,但還有很多局限性和不足之處。
  UPS做為一級供電設備,在性能指標方麵,應該滿足哪些供電設備(使用者)的要求,應該對負載做出什麽樣的承諾呢,就目前情況看,這個問題既明確,似乎是不言而喻的事,但又存在著對使用者的誤導現象,造成在評價一台UPS性能優劣時的好壞不分、良莠不齊的現象。

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