UPS不間斷電源租賃出租賃服務(wù)桐鄉(xiāng)數(shù)據(jù)中心
不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。它主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)，保證這些設(shè)備儀器的不間斷運(yùn)行，防止計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失、通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制。不間斷電源廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動(dòng)通訊、太陽能儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。
“DeviceType”變量設(shè)備種類。用NX-CIF單元要設(shè)定為_DeviceNXUnit?！癗XUnit”用之前IO映射中創(chuàng)建的節(jié)點(diǎn)位置信息變量放入即可?！癊catSle”、“OptBoard”可以不使用?！癙ortNo”端口編號(hào)：1代表端口1；2代表端口2。本案例中用端口1。ST語言編程直接賦值如下圖所示：B.SleAdr——本案例中在DEF變量中設(shè)置從站站號(hào)，這里設(shè)置站號(hào)為1。
系統(tǒng)組成
典型的UPS系統(tǒng)框圖如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，以及把直流電再變?yōu)榻涣麟姷哪孀兤鳎姵卦诮涣麟娬９╇姇r(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時(shí)，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。
（1）市電在UPS所允許的范圍內(nèi)正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向。
（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。
（3）當(dāng)所帶負(fù)載過大或電源內(nèi)逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，UPS將打開旁路由主電源直接供電，如圖4所示。
連接方式
（1）單臺(tái)UPS電源能夠供給全部負(fù)載，連接圖如系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡單。
（2）總負(fù)載功率需要二臺(tái)或更多臺(tái)UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作并聯(lián)無備份方式。
（3）二臺(tái)或二臺(tái)以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)萘恳?，但該系統(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_(tái)UPS電源的容量，任何一臺(tái)UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負(fù)載，如圖6所示。這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。
（4）整個(gè)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，市電將UPS電源脫開，直接接通負(fù)載，且不影響UPS電源系統(tǒng)的維修，這種線路設(shè)計(jì)如圖7所示。
所謂空氣開關(guān)，指的就是微型斷路器。微型斷路器的符號(hào)是MCB，它的主觸頭兩極之間用空氣來隔絕。見下圖：由圖中我們可以看出，MCB內(nèi)部的兩電極之間或者動(dòng)靜觸頭之間起到隔離和絕緣作用的是空氣。用空氣來隔離和絕緣，即能節(jié)省材料，簡化設(shè)計(jì)，安裝使用也方便，一舉三得。當(dāng)MCB處于打開狀態(tài)時(shí)，它的動(dòng)靜觸頭之間的最短距離叫做開距。開距是確保MCB在打開狀態(tài)下具備電氣隔離性能的保證因素之一。一般開關(guān)電器開距的定義見下圖：我們看到，在電極間隙中充滿了空氣。
當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無故障時(shí)，維修開關(guān)打開，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)閉合；當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障時(shí)，維修開關(guān)閉合，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)打開。這樣，保證了用電負(fù)載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統(tǒng)故障的在線維修。
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對電源的要求越來越高UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成為一種具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓沖浪等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。尤其是在電網(wǎng)的線路及供電質(zhì)量不太高、抗干擾的技術(shù)落后，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對電源的要求又比較高的情況下，UPS的作用就顯得更加明顯。
UPS的保護(hù)作用首先表現(xiàn)在對市電電源進(jìn)行穩(wěn)壓，UPS的輸入電壓范圍比較寬，一般情況是從170V到250V，而輸出電源的質(zhì)量是相當(dāng)高的，后備式的UPS輸出電壓在5%~8%，輸出頻率穩(wěn)定在1Hz；如圖1，在線式UPS輸出電壓穩(wěn)定在3%以內(nèi)，輸出頻率穩(wěn)定在0.5Hz。在市電正常時(shí)，UPS電源相當(dāng)于交流市電穩(wěn)壓器；同時(shí)市電對蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)也相當(dāng)于充電器。在市電突然掉電的情況下，UPS自動(dòng)切換到蓄電池供電，使計(jì)算機(jī)維持正常工作，保護(hù)軟硬件不受損害。
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使得電路具有了低通濾波器效應(yīng)。幅頻特性曲線如下圖。幅頻特性曲線最后說一下，高頻增強(qiáng)電路與上面不同的是，電容這一次是并聯(lián)在發(fā)射極上的。同樣，發(fā)射極電阻同樣具有頻率特性，所以導(dǎo)致三極管放大也有頻率效應(yīng)。頻率越高，因?yàn)殡娙莸挠绊?，?dǎo)致電容與電阻并聯(lián)的阻抗也就越小，所以電路的增益Rc/Re也就越大。使得電路具有了高頻增應(yīng)。幅頻特性曲線此電路一般用于音頻控制以及FM發(fā)射電路高頻預(yù)加重電路中。注意，此電路并不能把增益變成無限大。
UPS根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)IEC（電工委員會(huì)）按其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分為以下3類：
（1）被動(dòng)后備式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間僅簡單地作為備用電源使用。此種UPS電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載完全而且是直接地市電供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨(dú)立的充電器供電；當(dāng)市電不正常時(shí)，負(fù)載完全由逆變器提供電能。 [5]
被動(dòng)后備式UPS具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格最廉等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用于某些非重要的負(fù)載使用，如家用計(jì)算機(jī)等。但市電斷電時(shí)，繼電器將逆變器切換至負(fù)載，切換時(shí)間較長，一般需幾個(gè)毫秒的間斷，所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不應(yīng)選用被動(dòng)后備式UPS電源。 [5]
（2）在線互動(dòng)式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間，起后備電源作用，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電。通過逆變器的可逆運(yùn)行方式，與市電相互作用，因此被稱為互動(dòng)式。此種UPS電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載由經(jīng)改良后的市電供電，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時(shí)逆變器起AC/DC變換器的作用；而當(dāng)市電故障時(shí)，負(fù)載完全由逆變器供電，此時(shí)，逆變器起DC/AC變換器的作用。 [5]
在線互動(dòng)式UPS具有結(jié)構(gòu)較簡單、實(shí)施方便、且易于并聯(lián)、便于維護(hù)和維修、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、整機(jī)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，性能滿足某些負(fù)載要求，特別適用于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)設(shè)備采用分布式供電的系統(tǒng)。此種電源缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，尤其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低，其次抗干擾能力不強(qiáng)，電路會(huì)產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。
（3）雙變換式UPS電源
指逆變器串聯(lián)連接在交流輸入與負(fù)載之間，電源通過逆變器連續(xù)地向負(fù)載供電。此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時(shí)，市電經(jīng)過整流器、逆變器向負(fù)載供電；市電不正常時(shí)，由蓄電器經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。
雙變換式UPS是UPS電源的主品，具有性能好、電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度高、功能強(qiáng)、具有熱備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA以下，其整機(jī)效率不高，一般在85%左右。
