1 Kaj je UPS
UPS, znan tudi kot neprekinjeno napajanje, je neprekinjeno napajanje s konstantno napetostjo in konstantno frekvenco, ki vsebuje naprave za shranjevanje energije in pretvornik kot glavno komponento. V glavnem zagotavlja neprekinjeno napajanje za en sam računalnik, sistem računalniškega omrežja ali drugo napajalno elektronsko opremo.
Brezprekinitveni napajalnik UPS je naprava za zasilno napajanje, ki lahko nadaljuje z napajanjem bremena in zagotavlja kakovost napajanja, ko glavno napajanje odpove ali izgubi napajanje, tako da delovanje bremena ni prizadeto. Ima glavne funkcije neprekinjenega preklapljanja med dvojnimi viri napajanja, frekvenčne pretvorbe, pretvorbe napetosti, izolacijskih motenj in varnostnega kopiranja ter se pogosto uporablja na področjih, kot so informacijska oprema za velike podatke, industrijsko rezervno napajanje, nakupovalna središča, bančni sistemi, železnica sistemov in medicinske opreme.
UPS je šel skozi razvojni proces od dinamičnega UPS (rotacijskega tipa) do statičnega UPS (stacionarnega tipa). Zgodnji dinamični UPS so uporabljali shranjevanje energije vztrajnika, ki je izkoriščal mehansko energijo in motor za pretvorbo energije. Z razvojem močnostne elektronike in tehnologije polprevodniških materialov statični UPS s tiristorjem kot jedrom postopoma nadomeščajo dinamične UPS. Kasneje so bile razvite statične UPS naprave, ki kot preklopne naprave uporabljajo samoizklopne velikanske močnostne tranzistorje, močnostne tranzistorje z učinkom polja in bipolarne tranzistorje z izoliranimi vrati. Razvoj elektronske tehnologije in digitalnega nadzora je prav tako spodbudil preoblikovanje krmilnih vezij UPS iz analognih v digitalna vezja, kar je močno izboljšalo njihovo delovanje.
UPS je v glavnem sestavljen iz usmernikov, baterijskih sklopov, pretvornikov in statičnih preklopnih stikal. Ko je omrežno napajanje normalno, UPS stabilizira omrežno napajanje in ga napaja bremenu, medtem ko polni notranjo baterijo; Ko je omrežno napajanje prekinjeno, UPS pretvori električno energijo baterije v izmenični tok prek inverterja in nadaljuje z napajanjem bremena, s čimer doseže neprekinjeno napajanje.
Glede na različne standarde in značilnosti je UPS mogoče razvrstiti glede na izhodno valovno obliko, zmogljivost moči, vhodno-izhodni način, načelo delovanja, strukturo in scenarije uporabe. Skupne metode razvrščanja vključujejo dinamični UPS in statični UPS glede na njihova načela delovanja. Statični UPS vključuje varnostno kopiranje, interaktivni, spletni itd. Glede na napajalni sistem je razdeljen na en vhod in en izhod, tri vhode in en izhod, tri vhode in tri izhode itd.; Glede na izhodno moč ga delimo na mikro, majhne, srednje, velike itd.
2 vrsti UPS
Spletni interaktivni UPS
Spletni interaktivni UPS združuje visoko učinkovitost rezervnega UPS-a s prednostmi visokokakovostnega napajanja spletnega UPS-a. Ko je omrežna moč normalna, neposredno napaja obremenitev iz omrežne napetosti, ne da bi šel skozi zapleten proces pretvorbe moči, zato je delovna učinkovitost izjemno visoka in dosega več kot 98 %. Hkrati ima tudi funkcijo samodejne stabilizacije napetosti, ki lahko približno stabilizira napetost in absorbira nekaj motenj električnega omrežja. Njegova metoda stabilizacije napetosti je približno enaka kot rezervna vrsta, večinoma uporablja releje za spremembo metode odcepa transformatorja. Ko je vhodna napetost visoka, transformator stopnjuje navzdol, in ko je vhodna napetost nizka, se transformator poveča, z natančnostjo stabilizacije izhodne napetosti 5% -10%.
Pretvornik v tej vrsti UPS-a ima funkcijo dvosmerne pretvorbe in, ko je napajan iz električnega omrežja, služi kot AC/DC usmernik za polnjenje baterije; Ko pride do izpada električne energije, se pretvori v pretvornik DC/AC, ki ga napajajo baterije, UPS pa nadaljuje z napajanjem bremena. Valovna oblika izhodne napetosti je lahko tudi kvazi sinusni val, vendar zaradi visoke izhodne moči lahko obstajajo naprave, ki zahtevajo, da je vhodna napetost sinusni val v obremenitvi, zato je izhodna napetost pretvornika linijsko interaktivnega UPS-a večinoma sinusni val. Opremljen je tudi z vhodnimi in izhodnimi visokofrekvenčnimi filtri, ki se lahko uprejo visokofrekvenčnim (diferencialnim in skupnim načinom) motnjam iz omrežne napetosti.
Line interactive UPS je primeren za manjšo in srednje veliko pisarniško in domačo omrežno opremo. Za te scenarije ne izpolnjuje le določenih zahtev za zaščito električne energije, ampak ima tudi prednosti nizke cene, preprostega vezja in visoke zanesljivosti. In pretvornik ima tudi funkcijo polnjenja, njegova zmogljivost polnjenja pa je močnejša od zmogljivosti rezervnega tipa. Čeprav ima izhod UPS še vedno čas pretvorbe, je ta krajši od rezervne vrste, običajno 4-6ms. Če je induktor zaporedno povezan med vhodnim stikalom in samodejnim regulatorjem napetosti, lahko pretvornik takoj napaja obremenitev, ko je omrežno napajanje prekinjeno, kar lahko skrajša čas interaktivne pretvorbe linije na nič in poveča sposobnost zaščite pred motnjami .
UPS z dvojno pretvorbo
UPS z dvojno pretvorbo zagotavlja stabilnost in kontinuiteto izhodne napetosti z dvema pretvorbama moči in se široko uporablja v ključnih aplikacijskih scenarijih, kot so podatkovni centri, zdravstvene ustanove in finančne ustanove.
Struktura vezja UPS z dvojno pretvorbo je sestavljena iz usmernika/polnilnika, razsmernika, polnilnika baterij (izbirno), baterijskega stikala itd. Usmernik/polnilnik pretvori vhodno moč izmeničnega toka v enosmerno, jo napaja v pretvornik in polni baterijo na isti čas. Ko je omrežno napajanje prekinjeno, pretvornik pretvori enosmerno napajanje baterije v izmenični tok in ga napaja bremenu.
Struktura vezja UPS z dvojno pretvorbo brez obvoda je sestavljena iz usmernika/polnilnika, pretvornika, polnilnika baterij (izbirno), stikala za baterije itd. Sodobni sistemi UPS so pogosto opremljeni z neodvisnimi polnilniki baterij, katerih prednost je, da je lebdeča polnilna napetost baterije se ne spreminja z obremenitvijo, kar je koristno za podaljšanje življenjske dobe baterije. Akumulatorsko stikalo se uporablja za priklop ali odklop akumulatorja od usmernika ali pretvornika in lahko uporablja tiristorje, diode ali mehanska stikala.
UPS z dvojno pretvorbo z obvodom doda preklopni modul UPS za preklop iz običajnega načina v način shranjevanja energije ali obratno.
Načelo delovanja UPS z dvojno pretvorbo je, da se omrežna vhodna moč izmeničnega toka najprej pretvori v enosmerno z usmernikom, nato pa jo pretvornik pretvori v izmenični tok. Hkrati usmernik/polnilec ali samostojni polnilec baterij polni baterijo. V normalnih okoliščinah se breme napaja s kombinacijo usmernika/pretvornika. Ko indikatorji vhodnega napajanja izmeničnega toka v omrežju presežejo vnaprej določeno omejitev zmogljivosti, UPS preklopi v način shranjevanja energije, kar pomeni, da kombinacija baterija/pretvornik napaja obremenitev, časovni interval napajanja pa je shranjevanje energije. čas baterije ali dokler se omrežno vhodno napajanje ne vrne na projektno mejo zmogljivosti UPS-a in nato preklopi v običajni način. Ko usmernik/pretvornik odpove ali ko pride do trenutne ali neprekinjene preobremenitve UPS-a, bo UPS preklopil v obvodni način delovanja, kjer se breme začasno napaja z obvodnim napajanjem (AC vhod 3). Za zagotovitev neprekinjene pretvorbe morata biti izhod pretvornika in AC vhod 3 sinhronizirana. Poleg tega, če sta vhodna in izhodna napetost različni, je treba v obvodno vezje namestiti transformator (AC vhod 3).
Obremenitev UPS-a z dvojno pretvorbo vedno neprekinjeno napaja pretvornik, ne glede na to, ali se pretvornik napaja iz usmernika ali baterije. Izhodna napetost in frekvenca UPS nista odvisni od vhodne napetosti in frekvence električnega omrežja. Izhodna valovna oblika je sinusni val v običajnem načinu in načinu shranjevanja energije. Zaradi izolacije bremena od omrežnega napajanja z usmerniki in pretvorniki so različne motnje omrežnega napajanja zadušene, kar lahko zaščiti pred prenapetostmi/konicami, šumom v liniji, prenizko napetostjo, prenapetostjo, strelo, spremembami frekvence, popačenjem napetosti, napetostnih harmonikov, prekinitev napajanja in drugih motenj iz omrežnega napajanja. Razpon napetosti, dovoljen za vhodno napajanje UPS z dvojno pretvorbo, je širok, statična in prehodna natančnost izhodne napetosti pa je visoka. Ko izpade vhodno napajanje izmeničnega toka, lahko takoj preklopi iz običajnega načina v način shranjevanja energije brez prekinitve izhodne moči med postopkom pretvorbe ali z drugimi besedami, čas pretvorbe je enak nič. Ko pa UPS odpove, je čas prehoda iz običajnega načina v obvodni način 1-4ms.
Spletni UPS
Spletni UPS pretvori vhodno napajanje izmeničnega toka v napajanje enosmernega toka in nazaj v napajanje izmeničnega toka, ko je to potrebno, z najvišjo stopnjo zmogljivosti zaščite pred napajanjem, ki se pogosto uporablja v napajalnih sistemih, računalniških podatkovnih centrih in na drugih področjih.
Online UPS vedno ohranja svoj pretvornik v delovnem stanju. Najprej pretvori zunanje izmenično napajanje v enosmerno prek vezja, nato pa enosmerno napajanje pretvori v visokokakovostno sinusno izmenično napajanje prek visokokakovostnega pretvornika za izhod v računalnik. V pogojih napajanja je glavna funkcija stabilizacija napetosti in preprečevanje motenj radijskih valov; Med izpadom električne energije uporabite rezervni vir enosmernega napajanja (paket baterij), da napajate pretvornik. Zaradi neprekinjenega delovanja pretvornika ni težav s preklopnim časom, zaradi česar je primeren za situacije s strogimi zahtevami glede napajanja.
Spletni UPS je razdeljen na dve vrsti: brez obvoda in z dvojno pretvorbo. Struktura vezjaUPS brez obvoda z dvojno pretvorbo je razmeroma preprost, sestavljen iz usmernika, pretvornika, baterije itd. UPS z dvojno pretvorbo z obvodom doda stikalni modul UPS za preklop UPS-a iz običajnega načina v način shranjevanja energije ali obratno, izboljšanje fleksibilnosti in zanesljivosti sistema.
Delovni način spletnega UPS-a je naslednji: ko je omrežna moč normalna, gre omrežna moč skozi filtrsko vezje za absorpcijo prenapetosti → vezje AC v DC → vezje DC v AC → in nato pretvori izhodno moč AC za napajanje bremena, medtem ko istočasno polnjenje baterije; Ko mikroprocesorsko krmilno vezje zazna prekinitev napajanja, takoj izprazni baterijo → pretvori enosmerno napajanje v izmenični napajalni tokokrog → in pretvori izhodno napajanje izmeničnega toka za napajanje bremena. Če krmilno vezje mikroprocesorja zazna napako UPS-a, bo UPS uporabil rele (RELAY) za izklop obvoda (BYPASS), napajal obremenitev iz omrežja in oddal zvočno opozorilo uporabniku.
Spletni UPS ima veliko prednosti, kot je sinusni izhod. Ne glede na to, ali je v omrežnem ali baterijskem načinu, lahko oddaja napajalnik sinusnega valovanja z nizkim popačenjem, kar zagotavlja najboljšo garancijo napajanja za obremenitvene naprave uporabnikov; Ničelni čas pretvorbe, ko je omrežno napajanje prekinjeno ali ponovno vzpostavljeno, ni časa pretvorbe, da bi UPS preklopil med omrežnim in baterijskim načinom, kar učinkovito zagotavlja zanesljivost delovanja obremenitve; Funkcija zaznavanja vhodne ničelne žice, da bi se izognili povratni povezavi ničelne žice vhodnega električnega omrežja UPS, ima funkcijo zaznavanja povratne povezave ničelne žice; Humaniziran obvodni izhod, vhodno običajno omrežno napajanje, privzeto ni obvodnega izhoda, mora biti vklopljen, da ima običajni pretvorniški izhod, vendar ga je mogoče spremeniti v "omrežno napajanje ima obvodni izhod" s konfiguracijo programske opreme; Funkcija TVSS, znana tudi kot zaščitna funkcija PREHODNE NAPETOSTI SURGE SUPPRESS, se uporablja za zaščitne funkcije TELEFONA, MODEMA, omrežja in druge pretvorbe; Vroče varnostno kopiranje dvojnega stroja, ko je absolutno prepovedano izklopiti najpomembnejšo obremenitveno opremo uporabnika, modeli z zmogljivostjo 6 KVA ali več lahko v celoti podpirajo funkcijo vročega varnostnega kopiranja dvojnega stroja. Uporabniki lahko uporabljajo dva UPS-a za primarno in rezervno uporabo. Ko eden od njih odpove, je drugi odgovoren za napajanje; Korekcija faktorja vhodne moči s funkcijo korekcije faktorja vhodne moči. V pogojih polne obremenitve lahko faktor vhodne moči doseže 0.95 ali več, tako da okolje uporabnikovega električnega omrežja ne bo onesnaženo; DC zagon. V primeru izpada električne energije, če je UPS potreben za zagon računalnika ali druge bremenske opreme, se lahko baterija neposredno uporabi za zagon z enosmernim tokom, zaradi česar je uporaba UPS-a bolj priročna in zanesljiva; Bypass zaščita in bypass napajalna funkcija močno izboljšata zmogljivost odziva UPS v sili. Hkrati, ko ima uporabnikova bremenska oprema posebne zahteve za napajanje, kot je napetost, ki ni previsoka, je zagotovljena zaščita obvodne napajalne napetosti za zaščito uporabnikove bremenske opreme pred nevarnostmi visoke napetosti; Funkcija samodejnega zagona. Ko je omrežno napajanje nenormalno in preklopi v baterijski način za napajanje, dokler ni prekinjen, se UPS izklopi. Ko se omrežno napajanje vrne v normalno stanje, se bo UPS samodejno zagnal in zagotovil normalno napajanje, ne da bi morali uporabniki vklopiti vsakega posebej; Dolgotrajna napajalna zasnova, ki uporabnikom zagotavlja celovite dolgoročne možnosti stroja, opremljena z ustreznimi baterijskimi vložki, lahko uporabnikom omogoči približno 8-urno praznjenje, da zadosti zahtevam različnih okolij električnega omrežja; Dolgotrajni stroji imajo močne zmogljivosti polnjenja. Poleg podaljševanja časa praznjenja ima baterija tudi močno sposobnost ponovnega polnjenja, ki zagotavlja začetni polnilni tok približno 5-10A; Funkcija samopreverjanja lahko simulira situacijo izpada električne energije in preklopi v baterijski način za napajanje. To funkcijo lahko kadar koli izvedete prek gumba za samopreverjanje na plošči ali v povezavi s programsko opremo za spremljanje; Močna zaščita pred motnjami, zasnovana v skladu z mednarodnimi standardi EN50091-2 in standardi serije IEC61000-4, učinkovito izboljšuje varnost in zanesljivost uporabe UPS-a; Lahko se uporablja v povezavi z generatorjem s širokim razponom vhodne napetosti in frekvence, kar omogoča daljšo uporabo v povezavi z glavnimi znamkami generatorjev. Hkrati učinkovito odstrani slabo moč, ki jo ustvari generator, ter zagotavlja čist, varen in stabilen vir energije za obremenitev; Lahko prenese induktivne obremenitve; Prenesite programsko opremo. Da bi bilo upravljanje UPS bolj priročno in učinkovito za uporabnike, lahko programsko opremo za spremljanje brezplačno prenesete s spletnega mesta in tako dosežete inteligentno upravljanje; Reža, opremljena z inteligentno režo. Uporabniki lahko izberejo kartico AS400 za zagotavljanje standardnih komunikacijskih signalov IBM AS400. Uporabniki lahko uporabljajo vmesnik AS400 za oddaljeni prikaz, vključno z zvočnimi alarmi in svetlobnimi prikazi. Druga možnost je, da kupite kartico WinPower CMC (centralizirana nadzorna kartica) in uporabite programsko opremo za spremljanje, da računalniku omogočite hkratno spremljanje stanja delovanja več lokalnih spletnih sistemov UPS.
Druge vrste UPS
Vključno s stolpnimi UPS in modularnimi UPS. Tower UPS ima neodvisno trifazno strukturo, z nizko verjetnostjo okvare notranjih komponent in kratkim časom vzdrževanja, zaradi česar je primeren za podatkovne centre na visoki ravni. Modularni UPS doseže redundanco napajalnega modula z vzporednim delovanjem, kar ima prednosti nižjih stroškov posameznega stroja in nekoliko višje učinkovitosti, vendar ima višjo stopnjo napak.
Visokofrekvenčni stroji in modularni napajalniki UPS imajo nekaj edinstvenih prednosti in slabosti. Visokofrekvenčni stroj UPS napajalnik, znan tudi kot modularni visokofrekvenčni UPS, ima visoko inteligentno modularno zasnovo predala. Z dodajanjem ali odstranjevanjem modulov UPS v omari lahko izpolni zahteve glede vhodne moči in zanesljivosti, z veliko prilagodljivostjo in doseganjem najboljše stroškovne učinkovitosti. Ima funkcijo enostavnega vklopa in izklopa, ki ne le izpolnjuje zahteve glede izhodne moči in zanesljivosti z dodajanjem ali odstranjevanjem modulov znotraj omare, temveč omogoča tudi spletno vzdrževanje, dokler to omogoča redundanca, s čimer doseže ničelni čas popravila. Sprejetje tehnologije popolnega nadzora, ki združuje napredne tehnološke dosežke na področju močnostne elektronike in avtomatskega krmiljenja, je mejnik v tehnološki revoluciji industrije UPS. Visokofrekvenčni napajalnik UPS ima majhno velikost in majhno težo; Močna prilagodljivost nihanjem omrežne napetosti; Faktor vhodne moči električnega omrežja lahko doseže 0.99 ali več, kar zmanjša vsebnost harmonikov vhodnega električnega toka na manj kot 5 %, zmanjša onesnaženje električnega omrežja in odpravi zvočni hrup (vključno z električnim in mehanski hrup). Toda visokofrekvenčni stroji morajo uporabljati visokofrekvenčne IGBT-je, ki lahko delujejo v 20kHz UPS. Ti IGBT-ji so dragi, imajo omejeno dobavo, stroga napetostna in tokovna delovna območja, slabo odpornost na udarce, nizko zanesljivost in visoko stopnjo napak.
Modularni UPS je sistem, ki loči napajalne komponente visokofrekvenčnega UPS-a v posamezne napajalne module, ki se nato oddajajo vzporedno. Poleg tega sta obvodni preklopni modul in krmilna enota prav tako izdelana v modularne enote, tako da je celoten UPS sestavljen iz zloženih modulov. Največja značilnost modularnega UPS-a je, da napajalni del zlahka doseže funkcijo redundance. Dokler je presežna moč nosilne zmogljivosti UPS večja od moči posameznega modula, lahko napajalni del UPS doseže redundanco "N+1" in s tem izboljša zanesljivost napajanja UPS. Druga prednost modularnega UPS-a je njegova visoka razpoložljivost. Ko modul odpove, ga je mogoče neposredno zamenjati z zelo kratkim časom popravila in priročnim vzdrževanjem. Poleg tega modularni UPS pogosto omenja model »rasti ob vlaganju«, kar pomeni, da lahko uporabniki kupijo manj napajalnih modulov med začetno gradnjo in nato kupijo napajalne module za razširitev UPS, ko se število uporabniških naprav med rastjo poslovanja poveča. Struktura sistema modularnih UPS je zelo prilagodljiva, koncept zasnove napajalnih modulov pa je, da jih je mogoče enostavno odstraniti in namestiti med delovanjem sistema, ne da bi to vplivalo na delovanje in izhod sistemov, kar omogoča načrtovanje naložb za doseganje "razširitve na zahtevo" in omogoča uporabnikov, da z razvojem poslovanja dosežejo »dinamično rast«. To ne le zadosti razširitvi opreme na zahtevo v poznejši fazi, ampak tudi zmanjša začetne stroške nakupa.