耦合扼流圈主要功能是实现电能转换、补偿和滤波。核心部件是M/G电动-发电机,市电正常时作为电动机带动飞轮(给飞轮充电),市电异常时飞轮放电,作为发电机,完全是机械式取代电力子变换,没有电力电子变换的精确控制,电网适应性和逆变出的电能质量会变差。按储能方式大致可分为动态UPS和静态UPS,动态UPS和静态UPS又可以细分为后备式、在线互动式、在线双转换式等;从技术上又有工频和高频之分,高频机中又细分为塔式高频机和模块化高频机。图3为在线互动式飞轮UPS的组成。其工作原理同在线互动式UPS,类似一个有源滤波器,可实现简单的滤波和稳压功能,拓扑简单,效率较高。但是电网适应性和输出性能指标明显偏差。后备式UPS只有在供电异常时才启动逆变器,正常供电时,无法对市电电网问题进行调节,供电质量相对较差,但其效率较高。互动式UPS相比后备式而言,增加了稳压环节,供电质量好于后备式UPS。其成本低、电路比较简单,但是无法消除输入失真和*。并且切换时有转换时间。该架构应用于功率容量5kVA以下的小容量UPS,通常是方波输出或模拟正弦波输出。多用于对PC或办公设备提供保护。图5为在线互动式UPS的原理图。主变换器的作用是:控制并稳定输出电压,是一个低内阻正弦波电压源;ups电源报价,80KVA金融专用设备三明市电池充电;市电掉电时,向负载供电;市电正常时,补偿负载电流中的无功和谐波成分。
在线双变换式UPS能为负载提供很完美的保护,可以滤除电网中几乎所有的*和谐波,缺点是架构复杂,一般成本较高。该架构应用于功率容量为1～1200kVA的UPS;与以上几个架构对比,其可靠性最高。目前80%的UPS均采用该架构,输出为标准正弦波,主要对IT负载或其它行业重要负载提供保护。图7为在线双变换式UPS的原理图。静态UPS与动态UPS最大的区别在于其储能方式,一个是电池储能,一个是飞轮储能,表3对比这两种储能方式的优劣。从表4可以看出,除效率外,飞轮UPS由于固有的缺陷,应用存在局限性:备电时间短,仅15s,油机启动失败会造成严重停电事故;价格昂贵,且必须与油机配合使用,增加了初始投资;系统复杂,需要原厂专业维护,维护成本高;电网适应性差,输入输出性能指标都不如在线双变换式UPS。可接受新技术的绿色环保型供电系统;电网质量很好、较少有断电事故、系统可靠性要求不高的场合。广泛的是在线双变换式UPS,这也是抗*能力最强的静态UPS,而在线双变换式UPS从产生至今也经过了从工频机到高频机的演进。
高频UPS相比于传统工频UPS,因整流频率在10kHz以上而得名。工频UPS在发展过程中,从SCR整流变为IGBT整流,并且不再使用隔离变压器。因此虽然从名称上看工频与高频是基于频率来命名,但是业内一般用有无隔离变压器来做区别。
一方面是器件技术的进步,硅进铜退,在经历了MOSFET、IGBT等功率器件的更新换代、DSP与数字电路的广泛应用、LLC、软开关、三电平逆变等新拓扑的逐渐成熟后,高频化、数字化、智能化已成为电子产品的主流趋势。“铜”所代表的变压器、滤波电感等传统模拟电路器件正逐渐被“硅”所代表的各种单片机、控制芯片、新型半导体功率器件等数字电路器件所代替。另一方面软件的迅速发展也使得数字电路技术可以替代部分模拟技术的功能。高频机是以微处理器作为处理控制中心,将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处理器中,以软件程序的方式来控制UPS的运行。因此,体积、重量等方面都有明显的降低,噪音也较小,对空间、环境影响小设备本身投资角度考虑,二者相差不大(部分厂家高频机价格好,部分厂家工频机价格有优势),但综合考虑二者的效率、柴油机配比等问题,从整体投资角度,高频机要优于工频机。
由于变压器的存在,工频机的占地面积和重量大大超过同功率下的高频机,由此造成安装施工困难,增加安装施工成本UPS也开始发生变化。可靠、高效、易用、易维护成为越来越多UPS厂家关注的重点。那么从UPS诞生至今,共经过了哪些变化?是什么引起了这些变化?现在市场上主流产品有哪些?文中将对这几个问题进行解答。UPS的整个发展历程来看,总体来说是在保证可靠性的基础上,朝着效率越来越高,维护安装越来越方便的方向发展的。工频机发展到高频机后,在高频机的基础上又有很多分支,比如塔式机,类模块化机器以及模块化机器。以UPS的整个发展趋势来看,未来高频模块化UPS是其主要发展方向。


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