眾所周知,UPS是一種含有儲能裝置的不間斷電源,是能允許計算機在主電源丟失時保持運行至少一小段時間的設備。UPS包含一個電池包,當設備檢測到主電源斷電時,該電池包就會“啟動”,給部分對電源穩定性要求較高的設備提供不間斷的電源。
今天,我們主要從UPS的電路結構形式和基本特點等方面出發,介紹6種關于UPS的主要分類方式,豐富大家對UPS的認識,幫助相關人員根據UPS的分類更好的選擇適合的UPS產品。
(1)按運作方式分類
●動態式UPS
動態式UPS由整流器、電池、直流電動機、柴(汽)油機、飛輪和發電機組構成,是UPS的早期形式,具有穩定可靠,維護技術比較簡單的優點。但設備龐大笨重,效率低、噪聲大,目前應用不多。
●靜態式UPS
靜態式UPS采用了大功率逆變技術和強電流電子開關,實現大功率的電能轉換,更能適用于當今IT行業、自動化控制和精密儀器等的普遍應用。
(2)按工作原理分類
●后備式UPS(off line)
逆變器并聯連接在市電與負載之間。
有市電時,市電通過開關后直接供給負載,逆變器不工作;市電通過充電器給電池充電;停電后,啟動逆變器,把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給給負載。
●在線式UPS(on line)
不管市電正常與否,負載所用的交流電壓都要經過逆變電路,即在線式UPS電源的逆變器始終處于工作狀態。
●在線互動式UPS(line interactive)
在線互動式UPS是基于在線式UPS發展起來的一種新技術,其電池、逆變器和輸出始終處于連通狀態,逆變器與充電器合二為一。
在市電供電狀態下,逆變器反相工作,為蓄電池充電;市電異常時,轉換開關斷開,由蓄電池提供輸出。
(3)按輸出波形分類
●正弦波輸出
正弦波的波形和電網上或者發電機發的波形是一樣的,甚至比電網上獲取的電的波形還要完美。正弦波UPS一般只在容量超過5KVA的機組,或者在線式以及部分在線互動式機組上才出現,除非后備機組容量非常大,不然很少見。
正弦波不挑負載,可作逆變器單獨使用。正弦波輸出的UPS電源適合阻性和感性負載。通常所見到的燈泡,電爐,飯鍋等屬于阻性負載,電扇,電源變壓器屬于感性負載。適用的范圍寬,價格較高。
●方波輸出
一般數字信號存在0和1兩種狀態,形成了我們所看到的方波,因其頻率是一定的,更多的時候呈現在我們面前的是矩形波。在線互動式UPS和后備式UPS在電池放電進行逆變時是方波輸出。
采用方波系統的UPS電源不會在很大的機組上出現,通常是在幾百伏安的小容量且是后備機組的UPS里出現。
●階梯波輸出
階梯波是方波的特殊形式,它介于方波與正弦波之間,這種波形輸出的UPS適合對電源要求不特別嚴格的負載使用。
(4)按供電體系分類
一般來說,輸入形式主要取決于對現場三相電平衡度的影響程度,輸出形式主要取決于UPS輸出線徑及功率元件的容量。
●單進/單出
UPS單相輸入單相輸出供電體系:單相220V輸入,單相220V輸出。
因容量比較小,單入形式的UPS不會對入戶市電的三相配平衡問題造成麻煩。主要應用在10KVA容量以下系統。
●三進/單出
UPS三相輸入單相輸出供電體系:三相380V輸入,單相220V輸出。
主要應用在10~80KVA容量的系統,個別場所可擴大到在5~160KVA容量的系統。對于工業用戶,由于用電設備的分散性和跨專業的用電管理方式,一般傾向于使用三進單出的UPS產品。
●三進/三出
UPS三相輸入三相輸出供電體系:三相380V輸入,三相380V輸出。
隨著負載容量的增大,在輸入三相形式的基礎上,輸出也采用三相形式,使每個單相輸出的電流不至過大。主要應用在20KVA容量以上系統。
(5)按備用時間分類
● 標準型:UPS備用時間為5~25分鐘
一般來說,標準型機內帶有電池組,在停電后可以維持較短時間的供電(一般不超過25分鐘)。
●長效型:UPS備用時間為1~8小時
長效型機內不帶電池,但增加了充電器,用戶可以根據自身需要配接多組電池以延長供電時間,廠商在設計時會加大充電器容量或加裝并聯的充電器。
(6)按有無隔離變壓器分類
●工頻UPS
工頻機是以傳統的模擬電路原理設計,由晶閘管(SCR)整流器、IGBT 逆變器、旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz,顧名思義叫工頻UPS。工頻機對隔離變壓器的使用,在很大程度上提升了UPS的可靠性。
●高頻UPS
高頻機通常由IGBT高頻整流器、電池變換器、逆變器和旁路組成。IGBT 可以通過控制加在門極的驅動來控制其開通與關斷, IGBT 整流器開關頻率通常在幾千赫到幾十千赫,甚至高達上百千赫,遠遠高于工頻機,因此稱為高頻UPS。
(7)按結構形態分類
●塔式UPS
外形和結構與立式PC相似,但主機機箱比標準的ATX機箱要大,需要預留足夠的內部空間便于日后進行硬盤和電源的冗余擴展。
●模塊化UPS
安裝在標準機架上,結構類似于服務器,可以安裝在19英寸標準服務器機柜內部,通過導軌固定在標準網絡機柜內。
以上這些主流的分類方法,有的反映了UPS技術發展的階段性,有的反映了技術實現的手段。另外,還有按輸出功率(微型/中型/大型),按電池位置(內置式/外置式),按應用領域(商用UPS/工業UPS)分類等。
因此,UPS的各種分類方式也在一定程度上體現了UPS的不同性能和不同的應用場合。各種UPS的出現和存在與當時的電路技術水平、半導體器件的發展水平,以及實際應用的需要等多種因素有密切的關系。
當前為IT設備和系統供電的主流產品是靜態UPS,包括后備式、在線式和在線互動式。而當代數據中心供電系統配置的主要是在線式UPS,我們將在下次分享時對在線式UPS及其拓撲結構形式作重點介紹。