UPS電源專題研究第二十五期：UPS電源組及原理分析
2016-03-16
一、整流充電器
整流充電器可以把市電或油機(jī)的交流電能變?yōu)橹绷麟娔?，為逆變器和蓄電池提供能量，其性能的?yōu)劣直接影響UPS不間斷電源的輸入指標(biāo)。它主要有兩個作用，一是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電經(jīng)過濾波處理后提供給負(fù)載設(shè)備或是逆變器，還有一個作用*是為蓄電池起到一個充電電壓的作用，好比是一臺充電器。
1、晶閘管整流器。晶閘管整流器輸出容量大，可靠性高，工作頻率低，濾波器體積大，噪聲大，適用于輸入電壓低、功率大的UPS電源。
2、二*管與絕緣柵雙*晶體管(IGBT)組合型整流器。二*管+IGBT組合型整流器的工作頻率高，具有功率因數(shù)校正功能，濾波器體積小，噪聲低，可靠性高，適用于中小功率UPS電源。
二、逆變器
逆變器主要由濾波電路、控制邏輯和逆變橋三部分組成。
逆變器用以把市電經(jīng)整流后的直流電能或蓄電池的直流電能轉(zhuǎn)換為電壓和頻率都比較穩(wěn)定的交流電能，其性能的優(yōu)劣直接影響UPS不間斷電源的輸出性能指標(biāo)。IGBT逆變器工作頻率高(20kHz)，濾波器體積小，噪聲低，可靠性高。
三、旁路開關(guān)
旁路開關(guān)是為提高UPS不間斷電源系統(tǒng)工作的可靠性而設(shè)置的，能承受負(fù)載的瞬時過載或短路。因UPS不間斷電源的逆變器采用電子器件，如IGBT管的過載能力僅為125%，當(dāng)UPS電源供電系統(tǒng)出現(xiàn)過載或短路故障時，UPS電源將自動切換到旁路，以保護(hù)UPS電源的逆變器不會因過載而損壞。UPS電源供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)入旁路供電后，是由市電直接供給負(fù)載，因市電的系統(tǒng)容量大可提供足夠的時間，使過載或短路回路的斷路器跳閘，待系統(tǒng)切除過載或短路回路后，旁路開關(guān)將自動轉(zhuǎn)換回由逆變器繼續(xù)向其他負(fù)載供電。
1、靜態(tài)旁路開關(guān)。靜態(tài)開關(guān)為無觸點(diǎn)開關(guān)，由晶閘管開關(guān)器件構(gòu)成。所謂電子式靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，是將一對反向并聯(lián)的快速晶閘管連接起來作為UPS不間斷電源在執(zhí)行由市電旁路供電至逆變器供電切換操作時的元件，由于快速晶閘管的接通時間為微秒*，同小型繼電器毫秒*的轉(zhuǎn)換時間相比，它只是小型繼電器的千分之一左右。因此，依靠這種**技術(shù)，可以對負(fù)載實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時間為零的不間斷供電。正常工作時，只有逆變器供電回路或交流旁路電源回路之中的一路電源向負(fù)載供電。只有當(dāng)UPS電源需要執(zhí)行由交流旁路電源供電至逆變器供電切換操作時，才會出現(xiàn)短暫的(約幾毫秒~幾十毫秒)兩路交流電源在時間上重疊向負(fù)載供電的情況。靜態(tài)開關(guān)可以將轉(zhuǎn)換時間縮短到毫秒以下，甚至100μs以內(nèi)，但損耗較大。
2、動態(tài)旁路開關(guān)。動態(tài)開關(guān)為有觸點(diǎn)開關(guān)，由接觸器、斷路器構(gòu)成，靠機(jī)械動作完成轉(zhuǎn)換，動態(tài)開關(guān)轉(zhuǎn)換過程會有幾十毫秒的供電中斷，故不能應(yīng)用于重要的負(fù)載場合，現(xiàn)代的UPS不間斷電源已很少采用。
四、蓄電池
蓄電池主要是作為UPS不間斷電源電源儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯(lián)而成，它容量的大小決定了可應(yīng)急用電時間的長短。其在市電正常時，由充電器為其提供電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，在市電中斷時，其將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能為逆變器提供電能。