ups電源是什么東西
UPS?( Uninterruptible Power System )不間斷電源是可以在停電時切換到備用電池的電源。一個類似于電源條的UPS可以接入多個設(shè)備，UPS一般提供浪涌保護、噪聲過濾等功能。當(dāng)電壓下降時，UPS 會檢測到并切換到備用電池。然后，插入 UPS 的組件可以在有限的時間內(nèi)（通常為 10 到 45 分鐘）供電，直到恢復(fù)正常供電或系統(tǒng)可以正常關(guān)閉。這不允許您繼續(xù)正常的業(yè)務(wù)功能，但會保護數(shù)據(jù)免受突然斷電和不當(dāng)關(guān)機造成的損壞。
雖然 UPS 本身不是 IT 設(shè)備，但它們在確保其可靠性方面發(fā)揮著越來越重要的作用。UPS確保高質(zhì)量的電源持續(xù)流向關(guān)鍵的IT設(shè)備。它們提供電能質(zhì)量，以消除可能對性能產(chǎn)生不利影響或可能損壞耗電設(shè)備的瞬態(tài)峰值或電力驟降。在電力服務(wù)出現(xiàn)故障的情況下，它們還提供足夠的備用電源來維持停電、關(guān)閉電子設(shè)備和/或恢復(fù)在線發(fā)電。
UPS的用途
- UPS 通常用于保護硬件，例如計算機、數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備或其他電氣設(shè)備，在這些設(shè)備中，意外斷電可能會導(dǎo)致人員傷亡、嚴重的業(yè)務(wù)中斷或數(shù)據(jù)丟失。UPS 設(shè)備的大小不一，從設(shè)計用于保護沒有視頻監(jiān)視器的單臺計算機（ 額定值約為 200 V 安培）的設(shè)備到為整個數(shù)據(jù)中心或建筑物供電的大型設(shè)備。小型 UPS 系統(tǒng)可提供幾分鐘的電力（足以有序地關(guān)閉計算機），而大型系統(tǒng)則有足夠的電池供電數(shù)小時。
- 不間斷電源 (UPS) 通常用于支持水工業(yè)監(jiān)控和控制系統(tǒng)，以在電源故障期間維持系統(tǒng)運行一段預(yù)定的時間。必須始終審查停電條件下的工廠行為；當(dāng)電源出現(xiàn)故障時，每臺設(shè)備都必須被控制在故障安全狀態(tài)。為了滿足這些要求，可能需要輔助設(shè)備，例如機械或氣動備份。此外，停電后的工廠啟動是另一個關(guān)鍵考慮因素；自動啟動或手動啟動必須進行相應(yīng)的審查和明確規(guī)定。
- 不間斷電源 (UPS) 和備用電源系統(tǒng)用于主電源中斷可能是災(zāi)難性的應(yīng)用，例如醫(yī)院手術(shù)室或重癥監(jiān)護室、計算機安裝、生產(chǎn)系統(tǒng)、警報和信號設(shè)備。
UPS的工作原理
圖 1 顯示了電子 UPS 的工作原理。從電力系統(tǒng)獲得單相或三相電源并整流為直流電。浮動在直流總線上的是一個電池組，它提供能量存儲以在中斷期間保持系統(tǒng)運行。顯然，電池組越大，系統(tǒng)可以運行的時間越長。然后將直流電壓反向轉(zhuǎn)換為單相或三相60 Hz交流電以操作負載。這是正常的操作模式。
應(yīng)急模式
請注意，輸入和輸出的相數(shù)不必相同；即，單相到三相轉(zhuǎn)換是可能的。如果交流電源中斷，則電池組將繼續(xù)向逆變器供電，逆變器又將交流電提供給負載。這稱為緊急操作模式。
恢復(fù)模式
當(dāng)電源恢復(fù)時，電池必須重新充電，這稱為恢復(fù)模式。通常，大型 UPS 系統(tǒng)的大小可以提供電源，直到可以啟動備用發(fā)電機或允許負載設(shè)備有序關(guān)閉。
旁路電路
由于沒有系統(tǒng)可以永遠 100% 運行，因此也存在旁路電路。第一個是所謂的靜態(tài)開關(guān)，它可以在四分之一周期內(nèi)將負載重新連接到輸入電源（當(dāng)然，假設(shè)它們的相數(shù)相同），以在 UPS 出現(xiàn)問題時保持負載運行。第二個旁路是一組手動操作的開關(guān)，允許UPS與電路斷開進行維護，這就是旁路運行模式。
UPS 系統(tǒng)現(xiàn)在的尺寸范圍從 200 瓦左右（用于操作單個個人計算機）到數(shù)百千瓦（用于操作大型機系統(tǒng)或工廠中的基本系統(tǒng)）。由于電源電壓未到達負載，因此 UPS 可提供出色的瞬變和 EMPRFI 保護。需要注意的是，個人計算機的 UPS 系統(tǒng)并非設(shè)計用于處理激光打印機在其定影元件加熱時產(chǎn)生的大電流。因此，永遠不要將激光打印機連接到 UPS。
圖 1???? UPS 框圖。
個人電腦 UPS 系統(tǒng)
用于個人計算機的 UPS 系統(tǒng)的價格范圍很廣，即使是類似的額定功率也是如此。與許多事情一樣，古老的格言是正確的——“一分錢一分貨”。圖 2 顯示了三種不同類型的 UPS系統(tǒng)。
UPS不間斷電源類型
備用UPS
圖 2(a) 顯示了所謂的備用 UPS。在該方案中，計算機在正常運行期間實際上接收市電。這樣做的原因是為了降低成本，逆變器不適合連續(xù)運行。此外，逆變器只能在輸出端提供方波電壓。通常，這種類型的 UPS 包括一個 TVSS，以保護計算機免受浪涌影響。但是，如果電壓的幅度或頻率發(fā)生變化，計算機就會看到變化。
當(dāng)電壓低于某個預(yù)定限制（例如 -10%）時，開關(guān)將負載移至逆變器的輸出。該開關(guān)通常額定工作時間為4毫秒。然而，它直到下一個電壓零才開始提供電壓，這可能是一個半周期或 8 毫秒。額定功率為 200 瓦的備用 UPS 系統(tǒng)只需 80 美元。低成本是備用UPS的優(yōu)勢。
圖 2???? UPS 類型 (a) 備用、(b) 在線互動和 (c) 連續(xù)。
在線互動式 UPS
圖 2(b) 顯示了另一種類型的 UPS，稱為線路交互式 UPS。該操作類似于備用 UPS，因為在正常操作期間提供市電。讀者在閱讀此類 UPS 的廣告時應(yīng)該意識到這一事實往往被完全掩蓋。
在線交互式 UPS 具有比備用 UPS 更好的逆變器，并在其輸出端提供更好的正弦波近似值。它還具有降壓-升壓調(diào)節(jié)變壓器，可在中等欠壓和過壓期間改變電壓電平。在線交互式 UPS 系統(tǒng)的成本為 200 美元及以上，具體取決于大小。
在第三類型的UPS在圖2（c）所示，是什么通常被認為是當(dāng)使用術(shù)語UPS的。在這種情況下，逆變器額定為連續(xù)輸出并提供真正的正弦電壓波形。負載的電源總是來自逆變器，除非 UPS 出現(xiàn)故障，在這種情況下，電源會返回到公用事業(yè)。整流逆變器 UPS 是三種類型中最昂貴的，一臺個人計算機的成本為 600 美元以上。
所有三種類型的 UPS 系統(tǒng)都提供與計算機通信的軟件。在長時間斷電的情況下，該軟件可以確保正常關(guān)閉任何打開的應(yīng)用程序以及操作系統(tǒng)。該軟件還允許記錄功率差異的數(shù)據(jù)，例如低電壓。但是，用戶應(yīng)該注意，如果不定期清除，數(shù)據(jù)記錄創(chuàng)建的文件會隨著時間的推移變得非常大。
電動發(fā)電機組
不間斷電源的另一種替代方案是電動發(fā)電機組，如圖 3 所示。在這種情況下，公用電源運行電機，電機轉(zhuǎn)動發(fā)電機為負載供電。通常，會添加飛輪以提供足夠的能量存儲，以便在短暫中斷后繼續(xù)運行發(fā)電機。
另一種選擇是將發(fā)動機連接到機組，該發(fā)動機在飛輪能量耗盡之前啟動，為更長時間的中斷提供動力。在電子 UPS 變得具有成本效益之前，電動發(fā)電機組更受歡迎，并且還用于改變頻率——例如，為大型計算機提供 400 Hz 的電源。當(dāng)然，電子UPS也可以做變頻。
佛羅里達州的一家機械廠發(fā)現(xiàn)，短暫的中斷會造成嚴重的問題。他們安裝了如圖 1 所示的電子整流器和逆變器，但他們沒有使用電池組，而是使用最先進的飛輪和直流發(fā)電機。飛輪包含在帶有磁軸承的真空中，以最大限度地減少損失，并且可以在幾分鐘內(nèi)提供高達 800 kW 的功率。該特定工廠發(fā)現(xiàn)，它們平均每天會出現(xiàn) 200 次驟降或驟升，其中 90% 的持續(xù)時間不到兩秒。
還有其他設(shè)備可用于改善電能質(zhì)量。在出現(xiàn)電壓驟降或驟升的問題時，可以使用電壓調(diào)節(jié)器來維持所需的電壓。
市場上有幾種類型的電壓調(diào)節(jié)器。可以使用隔離變壓器處理 EMI/RFI 噪聲，該變壓器在初級和次級繞組之間使用接地屏蔽來防止噪聲的電容耦合。
UPS種類
UPS 可以在線或離線。兩種系統(tǒng)都使用帶有電池組和涓流充電器的直流鏈路逆變器。在離線系統(tǒng)的情況下，在正常操作中，電源直接由交流電源提供。如果主電源出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)換開關(guān)會斷開電源線并將逆變器連接到負載。恢復(fù)主電源后，負載將重新連接到電源線。離線系統(tǒng)的方框示意圖在圖7.22中。如果開關(guān)是固態(tài)的，開關(guān)過程可能需要幾毫秒，如果開關(guān)是機電的，則需要幾十毫秒。
圖7.22。
對于在線系統(tǒng)，整流器-逆變器組合在正常運行期間從交流電源提供負載電源。如果主電源出現(xiàn)故障，電池會自動向逆變器提供直流鏈路，并且不涉及時間延遲。如果整流器-逆變器系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以使用轉(zhuǎn)換開關(guān)將負載轉(zhuǎn)移到交流電源。
電池充電器/整流器、備用電池（通常是鉛酸電池）和逆變器是大多數(shù) UPS 的主要組件。與 IT 設(shè)備相關(guān)的 UPS 應(yīng)用范圍從 用于個人 PC 或工作站的小型 (1 kVA) 備用設(shè)備到 用于數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的超大型 (>100 kVA) 在線 UPS。總體而言，與 IT 相關(guān)的 UPS 約占 UPS 銷售額的 70%，每年消耗近 6 TWh。
UPS 有三種主要類型：備用、在線和在線交互。備用和在線互動系統(tǒng)具有相似的操作原理；相對于備用系統(tǒng)，線路交互架構(gòu)通常提供卓越的 PM，因為它們具有帶電逆變器。在標準操作在這種模式下，兩種架構(gòu)都允許電源通過 UPS 并進入電子設(shè)備，同時提供不同程度的電源調(diào)節(jié)，通常是浪涌抑制以應(yīng)對電壓尖峰，并使用濾波器來減少不需要的諧波。如果 UPS 電池電量耗盡，UPS 電池充電器會為其充電。當(dāng)電源停止流向設(shè)備時，UPS 會檢測到電力不足，并且傳輸會在設(shè)備和電池電源之間快速建立（鉗位）電氣連接，以便繼續(xù)運行。在線交互和待機系統(tǒng)通常只消耗電子設(shè)備負載的百分之幾，因為在默認操作模式下，它們允許功率以最小的 PM 傳遞到負載。
相比之下，在線 UPS 接受交流電源，然后對其進行調(diào)節(jié)和整流（從交流轉(zhuǎn)換為直流）。隨后，直流輸出為電池充電，然后進入逆變器，逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為經(jīng)過良好調(diào)節(jié)的交流電源。如果輸入電源出現(xiàn)故障，電池會繼續(xù)為逆變器供電，并不間斷地為負載提供高質(zhì)量的電力，因為它沒有轉(zhuǎn)換開關(guān)。在線系統(tǒng)提供高可靠性，但比其他 UPS 系統(tǒng)成本更高，而且效率相對較低，在接近額定容量運行時通常會消耗 10% 到 15% 的功率流。新的 UPS 架構(gòu)使輸入電源能夠在很大程度上繞過 AC-DC-AC 轉(zhuǎn)換過程。取而代之的是，UPS主要提供輸入功率和負載功率之間的差異，
UPS 效率還取決于 UPS 看到的實際負載相對于額定負載。UPS 具有建立“基本”負載的基本電力需求（用于風(fēng)扇、電源等）。但是，電氣元件的尺寸適合 UPS 的全額定功率，并且在較小的負載下散發(fā)的熱量較少。最終結(jié)果是，當(dāng)負載下降到額定負載的 50% 到 100% 之間時，UPS 的整體效率曲線相對平坦，但經(jīng)常下降到低于 50% 并在低于 20% 時急劇下降。一般而言，UPS 尺寸過大，通常設(shè)計用于較大系統(tǒng)上 70% 至 80% 的負載，并且通常在設(shè)計負載的 50% 或更少時運行。存在這種做法的幾個原因，包括一般設(shè)計保守性、未來擴展的余量、更大的冗余、停電后更長的負載運行時間、和用于維護目的的并行冗余系統(tǒng)。大約在 2002 年，許多數(shù)據(jù)中心的占用率很低，導(dǎo)致 UPS 負載遠遠低于預(yù)期負載。因此，許多 UPS 系統(tǒng)可能承受不到其額定負載的 25% 并且以低效率運行。
不間斷電源 (UPS) 通常使用電池作為備用能源。如果他們要執(zhí)行這個功能，他們必須有足夠的能量存儲，使他們能夠運行所有的電信幾個小時的設(shè)備。這是大量的能量，我們需要確保它不會意外釋放。
電池是一種儲存化學(xué)能的方式，可在需要時轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)不同的化學(xué)品在電路中組合在一起時，它們通常會產(chǎn)生 1 到 3 V 之間的電壓，確切值取決于所使用的化學(xué)品。鋰電池是目前高科技領(lǐng)域的贏家，其輸出電壓為 3 V，保質(zhì)期超過 20 年！
由化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生電壓的單個單元稱為“電池”。如果我們想要更高的電壓，我們必須串聯(lián)電池，然后我們有一組電池或“電池組”，我們現(xiàn)在簡稱為“電池”。因此，嚴格來說，在購買時，我們不應(yīng)該要求 1.5 V 電池，而是要求 1.5 V 電池，但這往往會造成比其價值更多的混亂（見圖 12.11）。
圖 12.11。一組電池
電池分為初級和次級。不同之處在于只能為二次電池充電。有兩種流行的二次電池——鉛酸電池和鎳鎘電池。
