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)向其他負載供電。
1、靜態(tài)旁路開關(guān)。靜態(tài)開關(guān)為無觸點開關(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)，可以對負載實現(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)為有觸點開關(guān)，由接觸器、斷路器構(gòu)成，靠機械動作完成轉(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。