UPS不间断电源组成及原理分析

     从构造上说,UPS电源主要可以由蓄电池、逆变器、整流器、旁路开关等几个主要的部分组成,每个部分的作用原理各不相同,本文将详细分析UPS电源组成及各组成部分的原理作用分析。

    1、整流充电器

    整流充电器可以把市电或油机的交流电能变为直流电能,为逆变器和蓄电池提供能量,其性能的优劣直接影响UPS不间断电源的输入指标。它主要有两个作用,一是将交流电转化为直流电经过滤波处理后提供给负载设备或是逆变器,还有一个作用就是为蓄电池起到一个充电电压的作用,好比是一台充电器。

    1、晶闸管整流器。晶闸管整流器输出容量大,可靠性高,工作频率低,滤波器体积大,噪声大,适用于输入电压低、功率大的UPS电源。 

    2、二极管与绝缘栅双极晶体管(IGBT)组合型整流器。二极管+IGBT组合型整流器的工作频率高,具有功率因数校正功能,滤波器体积小,噪声低,可靠性高,适用于中小功率UPS电源。

    2、逆变器

    逆变器主要由滤波电路、控制逻辑和逆变桥三部分组成。

    逆变器用以把市电经整流后的直流电能或蓄电池的直流电能转换为电压和频率都比较稳定的交流电能,其性能的优劣直接影响UPS不间断电源的输出性能指标。IGBT逆变器工作频率高(20kHz),滤波器体积小,噪声低,可靠性高。   

     3、旁路开关

    旁路开关是为提高UPS不间断电源系统工作的可靠性而设置的,能承受负载的瞬时过载或短路。因UPS不间断电源的逆变器采用电子器件,如IGBT管的过载能力仅为125%,当UPS电源供电系统出现过载或短路故障时,UPS电源将自动切换到旁路,以保护UPS电源的逆变器不会因过载而损坏。UPS电源供电系统转入旁路供电后,是由市电直接供给负载,因市电的系统容量大可提供足够的时间,使过载或短路回路的断路器跳闸,待系统切除过载或短路回路后,旁路开关将自动转换回由逆变器继续向其他负载供电。 

     1、静态旁路开关。静态开关为无触点开关,由晶闸管开关器件构成。所谓电子式静态转换开关,是将一对反向并联的快速晶闸管连接起来作为UPS不间断电源在执行由市电旁路供电至逆变器供电切换操作时的元件,由于快速晶闸管的接通时间为微秒级,同小型继电器毫秒级的转换时间相比,它只是小型继电器的千分之一左右。因此,依靠这种先进技术,可以对负载实现转换时间为零的不间断供电。正常工作时,只有逆变器供电回路或交流旁路电源回路之中的一路电源向负载供电。只有当UPS电源需要执行由交流旁路电源供电至逆变器供电切换操作时,才会出现短暂的(约几毫秒~几十毫秒)两路交流电源在时间上重叠向负载供电的情况。静态开关可以将转换时间缩短到毫秒以下,甚至100μs以内,但损耗较大。 

     2、动态旁路开关。动态开关为有触点开关,由接触器、断路器构成,靠机械动作完成转换,动态开关转换过程会有几十毫秒的供电中断,故不能应用于重要的负载场合,现代的UPS不间断电源已很少采用。
    4、蓄电池 
     蓄电池主要是作为UPS不间断电源电源储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,它容量的大小决定了可应急用电时间的长短。其在市电正常时,由充电器为其提供电能转换为化学能,在市电中断时,其将化学能转换为电能为逆变器提供电能。