UPS 电源,全称不间断电源(Uninterruptible Power Supply),是一种能够在主电源发生故障或者断电时,继续向负载供电并保证供电质量,使负载运行不受影响的应急电源装置 。
工作原理
市电正常时,UPS 将市电进行稳压处理并供应给负载,同时对内部蓄电池组进行充电;市电中断时,UPS 通过逆变器将蓄电池组的电能转化为交流电,继续向负载供电,以此实现电源不间断的作用 。
主要功能
· 双电源之间的无间断切换:确保在市电和备用电源(蓄电池)之间快速、平稳地切换,保障负载设备持续运行。
· 频率变换:将市电的频率转换为负载设备所需的稳定频率,保护对频率敏感的设备 。
· 电压变换:稳定输出电压,防止电压过高或过低对设备造成损害,同时可将市电电压调整到适合负载设备的工作电压范围 。
· 隔离干扰:滤除市电中的电涌、尖峰、噪声等干扰成分,为负载提供纯净的电力供应,提高设备的运行可靠性和寿命 。
· 后备供电:在市电故障或停电时,依靠蓄电池储备的电能为负载提供临时电力支持,避免数据丢失、设备损坏等问题 。
组成部分
· 整流器:将市电的交流电转换为直流电,为逆变器和蓄电池组提供直流电源 。
· 蓄电池组:储存电能,在市电中断时作为备用电源为逆变器提供直流输入 。
· 逆变器:把蓄电池组输出的直流电转换为交流电,为负载设备提供稳定的交流电源 。
· 静态转换开关:用于在市电和逆变器输出之间进行快速切换,确保负载设备的不间断供电 。
分类方式
· 按工作原理分 1:
· 后备式 UPS:市电正常时,负载直接由市电供电,逆变模块处于后备状态。当市电电压降到规定值以下,转换开关切换到蓄电池供电,并通过逆变器将电能转换为负载所需的电能。适用于对供电连续性要求不高的场合,如家庭或非关键设备。
· 双变换在线式 UPS:主要由整流模块和逆变模块组成。市电正常时,整流模块将市电转换为直流电,再由逆变模块将直流电转换为交流电供负载使用;市电中断时,蓄电池组为逆变器提供直流电源继续供电。适用于大功率用电设备,可实现对负载的不间断供电。
· 在线互动式 UPS:介于双变换在线式 UPS 与后备式 UPS 之间。市电正常供电时,负载由市电供电,逆变器充当充电器为蓄电池组充电,处于热备份状态。市电故障时,逆变器将蓄电池的直流电转换为交流电供给负载。适用于家庭和关键设备的供电保护,具有结构简单、维护方便等优点。
· Delta 变换式 UPS:将交流稳压技术中的电压补偿原理应用到 UPS 主电路中,基于脉宽调制技术增加了串联交流稳压技术,属于串、并联功率传输方式,电能转换效率和输出电压稳定性较高,适合中小型机房等场合。
· 按输入输出方式分 :
· 单进单出式 UPS:输入输出方式为单相输入、单相输出,适用于小功率 UPS,不用过多考虑用电设备负载均衡问题,但要考虑电网配电的三相均载方面的问题。
· 三进单出式 UPS:输入输出方式为三相输入、单相输出,适用于中大功率 UPS,需要计算单相一路 UPS 输出导线横截面积的额定输出电流,防止三相运行时电流不对称导致设备电路过热。
· 三进三出式 UPS:输入输出方式为三相输入、三相输出,适用于中大功率 UPS,在输出端要尽量控制负载均衡度,使其输出在技术要求的范围内。
· 按输出波形分:可分为方波输出、梯形波输出及正弦波输出三类 。
· 按输出容量分:可分为小型 UPS(5KVA 以下)、中型 UPS(5KVA~100KVA)及大型 UPS(100KVA 以上) 。
· 按结构形式分:可分为基本 UPS、具有自动(或手动)转换开关的 UPS 和具有并机式切换开关的 UPS 。
· 按使用特性分:可分为不同类别场合专用 UPS,如数据中心专用 UPS、医疗设备专用 UPS 等 。
应用领域
· 数据中心:为服务器、存储设备等提供不间断电力保障,防止数据丢失和业务中断 。
· 通信基站:确保通信设备在市电故障时仍能正常运行,维持通信网络的畅通 。
· 医疗设备:如医院的 CT 机、核磁共振仪等,保证设备在手术过程中或关键诊断时刻不会因断电而影响工作,危及患者生命安全 。
· 工业自动化:为生产线上的控制器、PLC、机器人等设备提供稳定电源,避免因电力问题导致生产中断和产品质量问题 。
· 金融系统:银行的服务器、交易终端等设备依赖 UPS 电源,防止因停电造成金融交易数据丢失和业务瘫痪 。
· 商业场所:商场、超市等场所的收银系统、监控设备等使用 UPS 电源,确保在市电故障时仍能正常工作,保障商业运营的连续性 。