(通信电源设备与维护)7 UPS

电池组
• 特点 – 正常情况下逆变电路始终处于工作状态
负载
13
UPS
• 三种UPS比较
7.1.3 UPS的基本原理
14
UPS 7.1.4 UPS逆变工作原理
1 、阶梯波逆变器、多脉冲调制逆变器、正弦脉宽调制（SPWM）逆变器
15
UPS
7.1.4 UPS逆变工作原理
2、单相全桥逆变器的工作波形
USM
在线互动式UPS 工作原理
功率等级0.7-20KVA左右
264-276V
175-264V
负
市电
市电正常－整流 停电－逆变
双向 变换器
载
电池组
• 特点
– 逆变器与充电器合二为一
– 实现分段稳压
12
UPS
7.1.3 UPS的基本原理
• 在线式UPS工作原理
功率等级0.7－1500KVA
市电
整流器
逆变器
手动维修旁路开关 – 用于UPS的在维护 – 转换到手动维修旁路的过程不会导致对负载供电的中断
10
UPS
7.1.3 UPS的基本原理
后备式UPS工作原理
功率等级0.25-2KVA左右
市电 175～264V
充电器
逆变器
➢ 特点
电池组
➢ 市电正常时逆变器不工作
➢ 切换时间长
负载
11
UPS
7.1.3 UPS的基本原理
– 谐波污染、线间噪声、频率漂移
• 造成网络传输误码率大增，数据传输速度低下等。
5
UPS 7.1 UPS概述
4、UPS的功能 ① 高可靠性不间断供电：保证动力系统的连续性 ② 电网稳压、净化功能：高质量供电，绿色电源 ③ 电池管理功能：延长电池的使用寿命 ④ 智能监控功能：解决UPS维护问题
6
UPS
vs1 输入
vs2 R
17
UPS
7.1.4 UPS逆变工作原理
4、静态开关的应用
UPS中逆变器输出静态开关S1与市电旁路静态开关S2的连接方 式如图所示。
VT1
备用AC
市电电压U2 逆变电压U1
S2
VT2 VT3
VT4 S1
R
负载
N 18
UPS
7.1.4 UPS逆变工作原理
5、一般大中型UPS为了在主机检修时不中断对负载的供电而设置 了检修旁路开关。UPS中逆变器输出静态开关、自动旁路静态 开关和检修旁路开关的连接方式如图所示。
S1
检修旁路
自动旁路
S2
S
逆变器
S3
Ｎ
Ｒ 20
UPS
7.1.4 UPS逆变工作原理
• 6、锁相电路 • 当主备用电源产生切换时，两电源应保持同步，若频率或相位
存在差异，或两者电压不一样，会造成负载波形异常，实质上 由于主备用电源存在的输出电压差，还将会造成环流，严重时 会损坏静态开关及主电路中的逆变器件。 • 因此，在UPS电源中需具有锁相同步电路，当市电电源频率超 过UPS锁相同步电路所允许的同步窗口时，逆变器电源将不再 跟踪市电电源，而回到UPS电源的本机振荡频率50Hz。事实上， 配置了静态开关的UPS当发生逆变频率不跟踪市电电网频率时， 当输出过载或UPS逆变器故障时将会拒绝执行旁路动作，使输 出中断。
Ts
us Uc=UcmSinw1t
-uc
0
uAN
UI
uON
UI
T/s
A
us
uc
Usm
D
t
B
EC
t1/2
t
uAO UAO
UI
t1
t2
t
t
O t
uAO
UI
UAO
0 t
-UI
16
UPS 7.1.4 UPS逆变工作原理
3、静态开关主电路原理
• 大多数UPS采用两个反向并联的晶闸管组成一个静态开关，如图所示。当输入端为正弦波电 压正半周时，晶闸管VS1的门极触发脉冲使VS1导通，电源经VS1向负载供电；VS1在交流 过零点时关断。当输入端电压为负半周时，晶闸管VS2承受正向阳极电压，VS2的门极触发 脉冲使VS2正向导通，电源经VS2向负载供电。
7.1 UPS概述
5、UPS分类 • 按输出波形分为：方波（准正弦波）、阶梯波和正弦波。 • 按输出电压的相数可分为：单相和三相。
• 按输入输出的方式可分为：单进单出、三进单出、三进三出。 • 按不停电供电方式可分为：后备式、在线互动式、三端口式和
在线式等。 • 按输出功率不同，UPS分为：
-小功率（<10kVA） -中等功率（10至30kVA） -大功率（>30kVA）
7
UPS
7.1 UPS概述-基本组成
8
UPS
7.1 UPS概述-UPS的基本电路和组成
整流器/充电器 – 将主交流输入电源的交流电压转换成直流电压的变换器。 • 为逆变器提供电源； • 对电池进行充电和浮充电。
逆变器 – 将直流电压转换成满足严格要求的交流电压的转换器。直流电压 • 正常情况下来自整流器； • 后备期间来自电池。
21
UPS 7.1.4 UPS逆变工作原理
• 6、锁相电路 • 锁相电路由三个基本部件：鉴相器、低通滤波器和压控振荡器
通信电源设备与维护—UPS
通信电源教研室
1
UPS
2、为什么用UPS
7.1 UPS概述
波形下限 市电断电
谐波失真
电网
电压浪涌 电线噪声
……
频率漂移
瞬态尖峰
4
UPS 7.1 UPS概述
3、电网问题对设备的危害 – 电源中断、电压浪涌、瞬态尖峰、电压波形下陷
• 造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据丢失、设备损坏、 死机、停止工作等。
电池 – 在市电电网发生下列情况时使UPS继续运行： • 市电电网断电； • 电网电力的指标超出了UPS允许的容限范围。
9
UPS
7.1 UPS概述-UPS的基本电路和组成
静态开关 – 用于将负载从逆变器无间断切换到旁路 – 以下的任意一种原因都可能导致切换： • UPS自行关机； • 超越逆变器容量上限的过载； • 内部故障。
S1 检修旁路
自动旁路
S2
S
逆变器
S3
Ｒ
Ｎ
19
UPS
7.1.4 UPS逆变工作原理
• 5、UPS正பைடு நூலகம்工作时，开关S闭合，逆变器的输出静态开关S3导通，逆变器为负
载供电。检修时，先将供电方式切换为自动旁路供电，此时市电通过静态开关 S2为负载供电；然后将检修旁路开关S1闭合，S1与S2并联为负载供电，由于 S1与S2接同一市电，其输出必然同频率、同相位；而后将自动旁路开关S2断开， 仅为由检修旁路开关S1供电；最后切断开关S，并切断除检修旁路开关回路之外 的输入交流电源，于是UPS主机完全脱离市电，可以安全地进行维护检修。上 述操作过程，能保证安全平滑地切换，不中断对负载的供电。检修完毕，接通 UPS的相关输入电源，按与上面相反的顺序操作，即先闭合S；再闭合S2，断 开S1；然后切断S2，闭合S3。