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UPS電源系統的應用與維護
文章作者:中測信通 發布時間:2019-02-21 10:06 點擊: 次
     一、UPS電源的分類與特點
  
  不間斷電源UPS(Uninterruptible Power System),是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。
  
  UPS電源種類很多,一般為靜態變換式,分為后備式、在線式、在線互動式三大類,最常用的是在線式UPS。在線式UPS電源有市電輸入時以“交流電一整流一逆變器”方式向負載供電,同時向機內電池充電;當市電中斷時,即以“蓄電池逆變器”逆變轉換的方極方式向負載提供220V交流電源。其特點是真正實現了對負載的無干擾穩壓供電,由市電供電到蓄電池供電零時間切換,使負載維持正常工作并保護負載軟、?#24067;?#19981;受損壞。UPS效率、功?#23460;?#25976;、轉換時間、輸出電壓、頻率范圍等都是表征UPS性能的重要參數??#32317;的?#30874;f,在線式UPS幾乎可以解決所有的常見電力問題。
  
  二、UPS電源使用的必要性
  

  公共電網中一些較大的?#34892;?、容性、開關電源等負載會造成電網電壓波形畸變或頻率漂移,惡化電網的供電品質,意外的自然和人為事故,如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路,也會影響負載的正常工作。據測試,電網中經常發生并且對電腦和精密儀器產生干擾或破壞的問題主要有電涌、高壓尖脈沖、暫態過電壓、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、斷電等等。
  
  計算機對電源的要求較高,尤其是內存,如果非正常斷電,內存中的信息來不及保存到硬盤等存儲設備上,會造成信息丟失或變得不完整而失去價值,浪費大量的工作精力和時間,甚至造成巨大的經濟損失,像UNIX這樣的操作系統,如內存中的系統信息沒有回寫到硬盤上,還可能造成系統崩潰。電腦中硬盤雖是磁存儲介質,不因斷電而損失信息,但突然的電力?#25910;?#26371;使正在進行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞,或者系統文件在維護文件系統時,造成文件分配表錯誤,而造成整個硬盤數據丟失??#29694;存的操作系統大都設置虛擬內存,由于突然的斷電,使系統來不及取消虛擬內存,從而造成硬盤中的“信息碎片”,不僅浪費了硬盤存儲空間,還會導致機器運行緩慢。
  
  電腦電源是一種整流電源,過高的電壓可能會造成整流器燒毀。電壓尖脈沖和管態過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進入主機板,影響機器的正常工作,甚至燒毀主機線路。隨著計算機和網絡的廣泛應用,安全可靠的電源已是計算機管理人員必須認真面對的重要問題。
  
  三、UPS的選擇
  
  不是所有的電器設備都需要使用UPS,在選擇UPS時,主要應考慮負載大小、負載的特性及重要程度以及放電時間。
  
 ?。?#19968;)負載的特性。電腦及其外圍設備多為帶容性的整流性負載,啟動時都有沖擊電流,即使是在正常運行時,其電流的峰值也有其有效值的23倍,因此在選用UPS時應考慮到這一特性,給UPS留一定的余量。
  
 ?。?#20108;)負載大小與UPS容量計算。電腦設備負載功?#23460;?#25976;在0.65――0.7之間,可將各個負載的額定功率矢量累加求出總功率,UPS容量按以下公式選擇:UPS容量≥負載容量/0.8。
  
  即考慮到負載啟動的沖擊電流,負載容量應為UPS額定容量的80%以下。
  
 ?。?#19977;)放電時間的配置。一般長效型UPS備用時間主要受電池成本、安裝空間以及電池回充時問等因素的限制。在電力環境較差,停電較為頻繁的地區采用UPS與發電機配合供電的方式。停電時,先由UPS電池供電,如停電時間較長,可以啟動備用發電機對UPS繼續供電,當市電恢復時再切換到市電供電。
  
 ?。ㄋ模?#38651;池供電時間計算。電池供電時間主要受負載大小、電池容量、環境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。UPS電池供電時間,可先計算出電池放電電流,然后根據電池放電曲線查出其放電時間。
  
  電池放電電流可以按經驗公式計算:
  
  放電電流=UPS容量(VA)×功?#23460;?#25976;/電池放電平均電壓×效率;
  
  如要計算實際負載放電時間,只需將UPS容置換為實際負載容量即可。
  
  四、UPS的工作原理
  
 ?。?#19968;)AC-DC變換:將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓,供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路,可避免開機時對電網的沖擊。
  
 ?。?#20108;)DC-AC逆變電路:采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路,具有很大的功率富余量,在輸出動態范圍內輸出阻抗特別小,具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術,及快速短路保護技術,使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路,均可安全可靠地工作。
  
 ?。?#19977;)控制驅動?#22158;?#21046;驅動是完成整機功能控制的核心,它除了提供檢測、保護、同步以?#26696;?#31278;開關和顯示驅動信號外,還完成SPWM正弦脈寬調制的控制,由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。不間斷電源工作原理框圖下圖所示。
  
  五、UPS的安裝
  
  UPS安裝質量好壞直接影響到UPS系統今后的長期運行,因此UPS從規劃到安裝過程都應該規范。主要考慮以下幾方面因素:電網情況、負載容量及特性、使用環境、接地情況、配線及開關容量等。
  
 ?。?#19968;)電網情況。主要包括電網電壓波動范圍、停電頻率等已確定UPS備用時間的配備。如有必要可以在UPS前級增設其他保護措施。使用UPS電源時,應務必遵守廠家的產品說明書有關規定,保證所接的火線、零線、地線符合要求,不得隨意改變其相互的順序。
  
 ?。?#20108;)使用環境。UPS電源的使用環境應避免陽光直射,并留有足夠的通風空間,利于散熱,保證UPS進行維護時,工程人員有一定的施展空問。溫度要求為0℃-40℃,濕度要求為10%-90%,周圍環境要保持清潔,以減少有害灰塵對UPS內部線路的腐蝕,UPS長延時配置時,電池較重,應考慮地板單位面積承重問題。
  
 ?。?#19977;)接地情況。為了確保電腦系統穩定可靠工作,防止寄生電容耦合干擾,保護設備及人身安全,因此必須要有良好的接地系統,一般接地電阻小于4Ω較為理想。
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