在線互動式  UPS

在線互動式UPS是用于小企業(yè)、網(wǎng)站、部門服務(wù)器的最常見的設(shè)計。在此設(shè)計方案中,電池到 交流電源的轉(zhuǎn)換器(逆變器)始終連接到UPS的輸出端。如果在輸入交流電源正常時反向操作逆變器,就會給電池充電。

一旦輸入電源出現(xiàn)故障,轉(zhuǎn)換開關(guān)就會打開,并通過電池向UPS輸出端供電。與后備式  UPS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比,由于逆變器始終打開且與輸出端保持連接,這種設(shè)計進(jìn)一步增強(qiáng)了濾波效果,并降低了轉(zhuǎn)換瞬態(tài)過電壓。

后備式-鐵磁共振  UPS

后備式-鐵磁共振  UPS  曾經(jīng)是功率范圍  3-15kVA  的應(yīng)用領(lǐng)域中使用最廣泛的  UPS  類型。此設(shè)計依賴于一個特殊的飽和變壓器,該變壓器具有三個線圈(電源連接)。主電源路徑通過交流輸入電源、轉(zhuǎn)換開關(guān)和變壓器,最后連接輸出端。當(dāng)電源出現(xiàn)故障時,轉(zhuǎn)換開關(guān)將打開,逆變器將向輸出負(fù)載供電。

在后備式-鐵磁共振設(shè)計方案中,逆變器處于后備式模式,當(dāng)輸入電源出現(xiàn)故障且轉(zhuǎn)換開關(guān)打開時,逆變器才 被激活。這種變壓器具有特殊的"鐵磁共振"功能,它能夠提供有限的電壓調(diào)節(jié)和輸出波形"修整"功能。鐵磁共振變壓器提供的對交流電源瞬態(tài)過電壓的保護(hù)與任何濾波器一樣,甚至更好。但鐵磁共振變壓器本身會產(chǎn)生嚴(yán)重的輸出電壓失真和瞬態(tài)過電壓,這可能造成比交流電源連接不當(dāng)更嚴(yán)重的后果。即使這種UPS被設(shè)計為后備式UPS,鐵磁共振變壓器也會由于其本身的低效率而產(chǎn)生大量的熱量。另外,這些變壓器比常規(guī)的隔離變壓器體積大,因此后備式-鐵磁共振UPS通常非常龐大和笨重。

雙轉(zhuǎn)換在線式  UPS

這是 10kVA  以上功率范圍的電源最常用的UPS類型,除了主電源路徑是逆變器(而非交流主電源)外,其余與后備式設(shè)計相同。

在雙轉(zhuǎn)換在線式設(shè)計中,輸入交流電發(fā)生故障并不會激活轉(zhuǎn)換開關(guān),因為輸入交流電一直在給備用電池充電,而由備用電池向輸出逆變器供電。所以,在輸入交流電源出現(xiàn)故障時,無需時間進(jìn)行在線運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

在這一設(shè)計中,電池充電器和逆變器將轉(zhuǎn)換全部的負(fù)載功率,并由于產(chǎn)生了更多的熱量而導(dǎo)致效率降低。

這種  UPS  提供了非常理想的供電輸出性能。這一設(shè)計的可靠性高于其他設(shè)計,但功率部件的持續(xù)耗損降低了這種可靠性,而且在UPS的整個生命周期成本中,由于電源效率低下而消耗的電能占據(jù)了很大一部分。此外,大型電池充電器獲得的輸入電源通常是非線性的,可能對建筑供電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾或?qū)е聜溆冒l(fā)電機(jī)發(fā)生故障。

Delta  轉(zhuǎn)換在線式  UPS

這是10年前引入的技術(shù),它克服了雙轉(zhuǎn)換在線式設(shè)計的缺點,適用于功率范圍  5kVA  到  1.6MW  的應(yīng)用領(lǐng)域。與雙轉(zhuǎn)換在線式設(shè)計相似,Delta  轉(zhuǎn)換在線式UPS始終由逆變器提供負(fù)載電壓。然而,附加的Delta  轉(zhuǎn)換器也向逆變器輸出供電。在交流電源出現(xiàn)故障或受到干擾的情況下,這種設(shè)計所表現(xiàn)出的行為與雙轉(zhuǎn)換在線式設(shè)計完全相同。

UPS  類型總結(jié)

下表介紹了不同UPS類型的特征。UPS 的特性(如效率)是由您選擇的UPS類型決定的。由于技術(shù)應(yīng)用和生產(chǎn)質(zhì)量對于特性(如可靠性)的影響更大,因此,除了考慮設(shè)計特性之外,還必須對以下因素進(jìn)行評估。

 

適用電源功率

范圍  (kVA)

 

電壓調(diào)節(jié)功能

單位功率

成本/VA

 

效率

逆變器是否

始終運(yùn)行

后備式

0 – 0.5

非常高

在線互動式

0.5 – 5

依賴于設(shè)計

非常高

依賴于設(shè)計

后備式-鐵磁共振

3 – 15

低  –  中

雙轉(zhuǎn)換在線式

5 – 5000

低  –  中

Delta  轉(zhuǎn)換在線式

 

5 – 5000

各種類型  UPS  的工業(yè)應(yīng)用

隨著時間的推移,目前業(yè)內(nèi)的UPS產(chǎn)品逐漸包括上述各種類型的設(shè)計。不同UPS類型具有不同的特性,這使得它們能夠適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。APC 產(chǎn)品系列反映了這種多樣性,如下表所示:

 

不同類型的UPS適合不同的用途,沒有一種類型的UPS適合所有的應(yīng)用領(lǐng)域。本文的目的是比較目前市場上不同  UPS  拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。

UPS  設(shè)計方面的重大差異針對不同目標(biāo)提供了理論上和實際應(yīng)用方面的優(yōu)勢。然而,基本的設(shè)計實施質(zhì)量和 制造質(zhì)量對于客戶在實際應(yīng)用中所獲得的最終性能起著決定性作用。

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