
用什么樣結(jié)構(gòu)形式的UPS,是使用者在選用時要考慮的首要因素,所以弄清各種類型UPS的結(jié)構(gòu)形式和性能特點(diǎn),正確評價其優(yōu)缺點(diǎn),就成為UPS廠商、經(jīng)營者和用戶必須關(guān)注的問題。
一、后備式結(jié)構(gòu)(包括后備方波和后備正弦波) UPS
在市電正常時,逆變器不工作,市電電壓經(jīng)智能調(diào)壓后直接送負(fù)載,所以它有下列特點(diǎn):
1:常規(guī)輸出電性能指標(biāo)取決于智能調(diào)壓,指標(biāo)比較差,220Vac±10%,但能滿足負(fù)載要求;
2:在市電失壓和恢復(fù)的過程中,輸出電壓存在切換過程,一般可控制在10ms以內(nèi),不影
響負(fù)載供電;
3:逆變器只在市電異常時電池供電才投入運(yùn)行,市電正常時,它處在后備狀態(tài)。因此整機(jī)輸出能力強(qiáng)。
二、在線互動式UPS
它的工作過程與后備式相近,一般是智能結(jié)構(gòu),由MCU控制, 與后備式無本質(zhì)的區(qū)別,差別在于雙向變換器取代后備式的逆變器和充電器,市電正常時,AC/DC變換給電池充電。市電異常時,DC/AC向負(fù)載供電。它同樣具有后備式電路簡單、可靠性較高和輸出能力強(qiáng)的特點(diǎn),市電一電池轉(zhuǎn)換時,輸出電壓的切換時間也比較短(一般小于4ms),適用于小功率UPS用戶。
三、三端口式UPS
它在主電路中串聯(lián)有工頻電感L,逆變器也是雙向工作,輸入輸出電壓的關(guān)系是 Uin一 UL= Uout,三者之間有相位差。通過改變逆變器中電流的幅值和相位,就可改變電感L上的電壓幅值和相位,以便在輸人電壓變化過程中,保持輸出電壓的穩(wěn)定。特殊的結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了它的特點(diǎn):
1:逆變器處于在線工作方式,隨時監(jiān)視并參與對輸出電壓的調(diào)整,保證輸出電壓穩(wěn)定,當(dāng)市電失壓時,斷電時輸出電壓切換時間為其輸入切換開關(guān)動作時間,輸出能力強(qiáng),穩(wěn)態(tài)精度好,但輸入電壓范圍較小。
2:由于輸入輸出電壓之間是通過改變相位關(guān)系來調(diào)整的,所以輸入功率因數(shù)低, 當(dāng)輸入電壓高和輕載時呈感性,輸入電壓低和重載時呈容性
3:由于輸人輸出電壓有相位差,UPS旁路時會出現(xiàn)間斷,所以三端口式也只能適于小功率UPS用戶。
四、雙變換在線式(按照結(jié)構(gòu)可以分類為高頻線式UPS和工頻線式UPS):
第一個變換器(AC/DC)通常為整流或可控整流電路,將交流轉(zhuǎn)換成直流并向電池充電,同時向第二個變換器提供100%負(fù)載功率的直流電能,第二個變換器(DC/AC)為逆變器,它把直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榉县?fù)載要求的交流電,當(dāng)市電失壓時,直流電能由電池供給。雙變換在線式UPS應(yīng)用廣泛,特別是大功率UPS,多采用這種形式,它的特點(diǎn)如下:
1:在線式正弦波輸出UPS,由于在線式UPS無論是在市電供電正常時,還是在市電供電中斷期間,它對負(fù)載(微型計算機(jī))的供電均是由UPS的逆變器提供的。正因為如此,這就從根本上完全消除了來自市電的任何電壓波動和干擾對負(fù)載工作的影響,真正實(shí)現(xiàn)了對負(fù)載的無干擾穩(wěn)壓供電。顯然這點(diǎn)不是任何一種抗干擾交流穩(wěn)壓電源所能解決的。目前,市場上銷售的在線式UPS,當(dāng)外界市電電壓變化范圍為180V-250V時,一般它的輸出電壓穩(wěn)定精度可達(dá)220V ± 3%,正弦波的工作頻率穩(wěn)定度為50HZ±1%,甚至更高。波形失真度均在<3%范圍內(nèi)。當(dāng)市電供電中斷時,在線式UPS能實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的真正不間斷(零間斷)供電。
2:在線式UPS同后備式UPS相比,它有優(yōu)良的輸出電壓瞬態(tài)特性。一般在0~50%,50~100%負(fù)載加載或100%~50%,50%~0負(fù)載減載時,它的輸出電壓變化范圍≤5%,這種變化的持續(xù)時間一般為小于100ms。在線式UPS一般采用20kHZ左右的PWM脈沖寬度調(diào)制技術(shù),所以噪音都比較小,一般噪音小于50dB。
3:工頻在線式UPS的控制線路設(shè)計中,由于采用了輸入變壓器、輸出變壓器及光電耦合器件等技術(shù)手段,這樣它將"強(qiáng)電"驅(qū)動部分與"弱電"控制線路部分從電的角度隔離開來,因而線路工作的可靠性得到了較大的提高,這種UPS技術(shù)成熟,故障率一般很低。所以中大型UPS(一般6k以上)用戶最好采用工頻在線式UPS。而對一般小型系統(tǒng)UPS用戶可采用高頻在線式UPS,因為高頻在線式UPS采用高頻變換技術(shù),成本相對較低,但可靠性比工頻在線式UPS略微差點(diǎn),EMI干擾較大。