UPS是一种提供不间断电源以在停电时保持供电连续性的设备。 UPS代表不间断电源,它是一种用于提供临时电力供应的设备。它由电池组、逆变器和充电器等组成,可以在电网故障或电力波动时提供稳定的电力。
在许多应用中,即使是暂时的停电也会给公众带来很大的不便,从而导致巨大的经济损失。 此类应用的示例包括大型计算机装置、化工厂的过程控制、安全监视器、通用通信系统、医院重症监护病房 (ICU) 等。对于此类关键负载,提供不间断电源至关重要。说到这里,UPS的重要性就凸显出来了。UPS系统的应用满足了这些关键负载的需求。
早期使用的UPS系统是基于直流电机、交流发电机和柴油发动机的布置。该装置由直流电机驱动的交流发电机组成,其轴也连接到柴油发动机。三相主电源经过整流后,为直流电池组充电并为直流电机供电。所需的不间断电源由交流发电机输出端子驱动,如图所示。
当主电源出现故障时,柴油机运转以接管负载。由于柴油机的启动大约需要10至20秒,电池组在这10至20秒内借助直流电机和飞轮为负载提供所需的电力。这样,不间断电源就接可以给关键负载供电了。然而,这种UPS系统的布置现在已不再使用。如今,静态UPS系统更受欢迎,额定值可达几kVA。
静态UPS有两种类型:短断UPS、不间断UPS
在短断UPS中,负载会在4到5毫秒左右的短时间内与电源断开。在此期间,负载没有可用电源。
在不间断UPS中,负载从UPS电源获得持续不间断的供电。不间断电源不会出现供电中断的情况。此类UPS多用于大型计算机安装。在计算机安装中,4至5毫秒量级的电源中断是根本无法容忍的,因此不间断UPS是此类应用的选择。
UPS的工作原理
UPS将输入电能从电网通过整流器转换为直流电能。整流器对电压进行调整、滤波和稳定,然后将直流电能供给电池充电器和逆变器。UPS将一部分直流电能用于电池组充电,在电池组中储存电能。这样可以保证在电力中断时,UPS能够立即切换到电池供电模式。
当电力中断或电网电压异常时,UPS会立即切换到逆变器模式,将储存在电池中的直流电能转换为交流电能供应给负载。逆变器会将直流电能转换为高频交流电能,通过滤波和稳定,最终得到稳定的交流电供应给负载。
UPS的容量和运行时间取决于电池组的容量和负载设备的功率要求。选择适当的UPS容量和配置是确保UPS正常工作和提供足够运行时间的关键。