UPS的原理与使用(图)

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1、UPS的原理与使用（图） 随着播出系统中计算机的日益普及和应用，对供电质量有了更高的要求：①在计算机运行期间，电源不能中断，否则将会导致随机存储器RAM中数据丢失、程序破坏、磁头损坏等难以弥补的损失；②电网上存在的干扰源（电压浪涌、电压下陷、常模干扰、共模干扰等）会对正在运行的计算机系统造成干扰和破坏，同时对电网也造成较大的污染，故必须除掉干扰源。因此UPS被广泛地应用在这样的供电系统中，它能在市电波动过大时保护计算机，还能在市电断电的情况下继续供电，以保证播出系统的正常运行。     1UPS的工作原理      UPS电源一般是由常用电源和备用电源通过转换开关组合而成，它们之间由逻辑电路进

2、行控制，以保证在电网正常或停电状态下，整个系统都能可靠地工作。当市电正常时，UPS相当于一台交流稳压电源，它将市电稳压后再供给计算机，与此同时，它还向UPS内蓄电池充电。当市电突然中断时，UPS立刻转为逆变工作状态，小容量的UPS一般能持续供电5～20min，所以能保证计算机系统的正常退出，使软硬件不受损失。图1为UPS电源原理图。    2UPS电源的分类与特点    2.1旋转型UPS电源    一般由旋转发电机组成，主要有以下几种：   （1）用柴油发电机作为备用电源，在电网停电时，用它维持供电。   （2）用电动发电机作为备用电源，并在发电机轴上装一个大的惯性飞轮。这样一方面能减少电网

3、对电机转速的影响，提高了电压的稳定性；另一方面，电网停电时，利用飞轮的惯性使发电机在一段时间内输出的电压和频率基本不变，以供计算机做信息处理等应急操作。   （3）用直流电动机和蓄电池组来驱动发电机作备用电源。电网正常供电时，用电网交流电经整流后对蓄电池组充电，在电网停电时蓄电池组向直流电机供电，从而驱动电动机发电机组，保证计算机连续供电。   （4）用蓄电池和逆变器组成备用电源。当电网停电时，由蓄电池经逆变器变换成某种频率的交流电来驱动电动机和发电机组，以保证计算机的供电。    2.2静止型UPS电源    目前微机中使用的UPS电源一般都是静止型的，静止型的UPS又可分为后备式和在线式两

4、种，在线式供电质量优于后备式。根据蓄电池的容量大小，这种电源在停电时能维持几分钟至几小时，有的可达8h。现行的UPS电源都是交流型不间断电源系统，主要由整流器、充电器、逆变器和电池组等组成，按其工作方式可划分为在线式（On-line）和后备式（Off-line），按其输出电压波形可分为正弦波输出和方波输出两种，二者都属于交流型UPS电源，目前在线式已基本上取代了后备式。     交流型UPS电源的功率因数低、电流失真严重、高次谐波干扰大，而且普遍采用BYPASS设计，因此电路结构复杂化，调试困难，成本上升，可靠性降低。此外交流型UPS电源难以实现并联运行。为此，目前又出现了大功率直流型UPS电

5、源，如图2所示。该方案在节约能源、提高可靠性、降低生产成本等方面有一定的改进，该电源省略了DC/AC环节和开关电源中的AC/DC环节，因而生产成本降低。新方案在功率因数校正方面有较大提高，功率因数从60%提高到95%，即相当于电网的负荷减少了30%左右，因此输出功率大大增加，且明显降低了对电网污染，另一方面，可以简化DC/AC和AC/DC环节，不需要设计逆变器、锁相环和稳频部分，还可以省去原输入级大容量储能电容器，在DC/DC变换中只需留下高频小容量电容器，由于蓄电池组的耐瞬间冲击能力强，故BYPASS也可以省略掉。    新的UPS电源系统具有良好的扩充性与分布性，允许多台小功率电源并联使用

6、，共同向一台大容量负载供电，只需要总功率之和大于负载容量即可。因直流变换对功率因数校正影响小，故新方案容易实现较高的功率因数校正，减少开关电源对电网的干扰污染，有利于实现净化电源的目标。    3UPS的负载问题    UPS输出波形有方波和正弦波两种类型。方波输出的UPS带负载能力相对较差，负载量一般为额定负载的40%～60%，而且不允许带感性负载，负载太大有时可能损坏负载电路中的电源滤波电容；正弦波输出的UPS带负载能力相对较强，并能带微电感性负载。一般地，UPS外壳上标有输出功率，有些以有功功率瓦（W)或千瓦（kW)表示，也有的用视在功率伏安(VA)或千伏安(kVA)表示。有功功率用P

7、表示，视在功率用S表示，则有：P=Scosφ，其中cosφ为功率因数。大多数UPS的cosφ大约为0.8左右，则可得P=0.8S。    所以，一个1kVA的UPS表示其最大输出功率为1kVA或0.8kW，此时，就要求UPS负载设备的有功功率总和应小于0.8kW，而负载一般都标明了额定功率，所以，所有负载的额定功率之和不能超过UPS的有功功率，若满足这样的条件，就称U