1 Co to jest UPS
UPS, znany również jako zasilacz bezprzerwowy, to zasilacz bezprzerwowy o stałym napięciu i stałej częstotliwości, który zawiera urządzenia magazynujące energię i falownik jako główny element. Zapewnia głównie nieprzerwane zasilanie pojedynczego komputera, systemu sieci komputerowej lub innego sprzętu energoelektronicznego.
Zasilacz bezprzerwowy UPS to urządzenie zasilania awaryjnego, które może nadal dostarczać energię do obciążenia i zapewniać jakość zasilania w przypadku awarii lub utraty zasilania głównego, dzięki czemu nie ma to wpływu na działanie obciążenia. Ma główne funkcje nieprzerwanego przełączania między podwójnymi źródłami zasilania, konwersji częstotliwości, konwersji napięcia, zakłóceń izolacji i tworzenia kopii zapasowych i jest szeroko stosowany w takich dziedzinach, jak sprzęt informatyczny dużych zbiorów danych, przemysłowe źródła zasilania awaryjnego, centra handlowe, systemy bankowe, kolejnictwo systemów i sprzętu medycznego.
UPS przeszedł proces rozwoju od dynamicznego UPS (typu obrotowego) do statycznego UPS (typu stacjonarnego). Wczesne dynamiczne zasilacze UPS wykorzystywały magazynowanie energii w kole zamachowym, wykorzystując energię mechaniczną i silnik do konwersji energii. Wraz z rozwojem energoelektroniki i technologii materiałów półprzewodnikowych, statyczne UPS z tyrystorem jako rdzeniem stopniowo wypierają dynamiczne UPS. Następnie opracowano statyczne urządzenia UPS wykorzystujące samoczynnie wyłączające się gigantyczne tranzystory mocy, tranzystory polowe mocy i tranzystory bipolarne z izolowaną bramką jako urządzenia przełączające. Rozwój technologii elektronicznej i sterowania cyfrowego przyczynił się również do transformacji obwodów sterujących zasilaczy UPS z obwodów analogowych na obwody cyfrowe, znacznie poprawiając ich wydajność.
UPS składa się głównie z prostowników, akumulatorów, falowników i statycznych przełączników zasilania. Gdy zasilanie sieciowe jest normalne, UPS stabilizuje zasilanie sieciowe i dostarcza je do obciążenia, jednocześnie ładując wewnętrzny pakiet akumulatorów; W przypadku przerwy w zasilaniu sieciowym UPS przekształca energię elektryczną pakietu akumulatorów w prąd przemienny za pośrednictwem falownika i kontynuuje dostarczanie energii do obciążenia, zapewniając w ten sposób nieprzerwane zasilanie.
Zgodnie z różnymi standardami i charakterystykami zasilacze UPS można klasyfikować na podstawie kształtu fali wyjściowej, mocy, trybu wejścia-wyjścia, zasady działania, struktury i scenariuszy zastosowań. Typowe metody klasyfikacji obejmują dynamiczne UPS i statyczne UPS zgodnie z ich zasadami działania. Statyczny UPS obejmuje zapasowy, interaktywny, online itp.; Zgodnie z systemem zasilania jest on podzielony na pojedyncze wejście i jedno wyjście, trzy wejścia i pojedyncze wyjście, trzy wejścia i trzy wyjścia itp.; Według mocy wyjściowej dzieli się ją na mikro, małą, średnią, dużą itp.
2 rodzaje UPS-ów
Interaktywny UPS online
Interaktywny UPS online łączy w sobie wysoką wydajność zapasowego UPS z zaletami wysokiej jakości zasilania UPS online. Gdy zasilanie sieciowe jest normalne, bezpośrednio dostarcza energię do obciążenia z sieci, bez konieczności przechodzenia przez skomplikowany proces konwersji mocy, dzięki czemu wydajność pracy jest niezwykle wysoka, sięgająca ponad 98%. Jednocześnie posiada również funkcję automatycznej stabilizacji napięcia, która może z grubsza ustabilizować napięcie i pochłonąć pewne zakłócenia z sieci energetycznej. Jego metoda stabilizacji napięcia jest mniej więcej taka sama jak w przypadku typu rezerwowego, głównie wykorzystując przekaźniki do zmiany metody zaczepów transformatora. Gdy napięcie wejściowe jest wysokie, transformator obniża napięcie, a gdy napięcie wejściowe jest niskie, transformator zwiększa się, z dokładnością stabilizacji napięcia wyjściowego wynoszącą 5% -10%.
Falownik w tego typu zasilaczach UPS posiada funkcję konwersji dwukierunkowej i przy zasilaniu sieciowym służy jako prostownik AC/DC do ładowania akumulatora; W przypadku przerwy w dostawie prądu jest on przekształcany w inwerter DC/AC zasilany z akumulatorów, a UPS w dalszym ciągu dostarcza energię do obciążenia. Przebieg napięcia wyjściowego może być również falą quasi-sinusoidalną, ale ze względu na dużą moc wyjściową mogą istnieć urządzenia, które wymagają, aby napięcie wejściowe w obciążeniu było sinusoidalne, dlatego napięcie wyjściowe falownika w przypadku zasilaczy UPS Line Interactive jest w większości sinusoida. Jest również wyposażony w wejściowe i wyjściowe filtry wysokiej częstotliwości, które są odporne na zakłócenia o wysokiej częstotliwości (w trybie różnicowym i wspólnym) pochodzące od napięcia sieciowego.
Interaktywny zasilacz UPS Line jest odpowiedni do małych i średnich urządzeń biurowych oraz domowych. W tych scenariuszach nie tylko spełnia określone wymagania dotyczące ochrony zasilania, ale ma także zalety w postaci niskiego kosztu, prostego obwodu i wysokiej niezawodności. Konwerter ma również funkcję ładowania, a jego pojemność ładowania jest większa niż w przypadku typu rezerwowego. Chociaż wyjście UPS nadal ma czas konwersji, jest on krótszy niż w przypadku typu kopii zapasowej i zwykle wynosi 4-6 ms. Jeśli cewka jest podłączona szeregowo pomiędzy przełącznikiem wejściowym a automatycznym regulatorem napięcia, falownik może natychmiast dostarczyć energię do obciążenia w przypadku odcięcia zasilania sieciowego, co może skrócić czas interaktywnej konwersji linii do zera i zwiększyć zdolność przeciwzakłóceniową .
UPS z podwójną konwersją
UPS z podwójną konwersją zapewnia stabilność i ciągłość napięcia wyjściowego dzięki dwóm konwersjom mocy i jest szeroko stosowany w kluczowych scenariuszach zastosowań, takich jak centra danych, placówki medyczne i instytucje finansowe.
Struktura obwodu zasilacza UPS z podwójną konwersją składa się z prostownika/ładowarki, falownika, ładowarki akumulatora (opcjonalnie), wyłącznika akumulatora itp. Prostownik/ładowarka przekształca moc wejściową prądu przemiennego na prąd stały, dostarcza ją do falownika i ładuje akumulator w miejscu w tym samym czasie. W przypadku przerwy w zasilaniu sieciowym falownik przekształca prąd stały akumulatora w prąd przemienny i dostarcza go do obciążenia.
Struktura obwodu zasilacza UPS z podwójną konwersją bez obejścia składa się z prostownika/ładowarki, falownika, ładowarki akumulatora (opcjonalnie), wyłącznika akumulatora itp. Nowoczesne systemy UPS są często wyposażone w niezależne ładowarki akumulatorów, których zaletą jest to, że napięcie ładowania pływakowego baterii nie zmieni się wraz z obciążeniem, co jest korzystne dla wydłużenia żywotności baterii. Wyłącznik akumulatora służy do podłączania lub odłączania akumulatora od prostownika lub falownika i może wykorzystywać tyrystory, diody lub przełączniki mechaniczne.
Zasilacz UPS z podwójną konwersją i obejściem zawiera moduł przełączający UPS umożliwiający przełączanie zasilacza UPS z trybu normalnego do trybu magazynowania energii i odwrotnie.
Zasada działania zasilacza UPS z podwójną konwersją polega na tym, że wejściowy prąd przemienny z sieci jest najpierw przekształcany na prąd stały przez prostownik, a następnie przekształcany na prąd przemienny przez falownik. Jednocześnie prostownik/ładowarka lub niezależna ładowarka akumulatorów ładuje akumulator. W normalnych okolicznościach obciążenie jest zasilane przez kombinację prostownika/inwertera. Kiedy wskaźniki zasilania wejściowego prądu przemiennego w sieci przekroczą ustalony limit pojemności, UPS przełącza się w tryb magazynowania energii, co oznacza, że kombinacja baterii/inwertera dostarcza energię do obciążenia, a przedział czasu zasilania jest magazynowaniem energii czas pracy akumulatora lub do czasu, aż zasilanie sieciowe powróci do projektowanej wydajności UPS, a następnie przejdzie w tryb normalny. W przypadku awarii prostownika/inwertera lub gdy UPS doświadcza chwilowego lub ciągłego przeciążenia, UPS przełączy się w tryb pracy w trybie bypass, w którym obciążenie jest tymczasowo zasilane z zasilacza bypass (wejście AC 3). Aby zapewnić nieprzerwaną konwersję, wyjście falownika i wejście AC 3 muszą być zsynchronizowane. Dodatkowo, jeśli napięcia wejściowe i wyjściowe są różne, w obwodzie obejściowym (wejście AC 3) należy zainstalować transformator.
Obciążenie zasilacza UPS z podwójną konwersją jest zawsze zasilane w sposób ciągły przez falownik, niezależnie od tego, czy falownik jest zasilany przez prostownik, czy z akumulatora. Napięcie wyjściowe i częstotliwość UPS nie są zależne od napięcia wejściowego i częstotliwości zasilania sieciowego. Przebieg wyjściowy jest falą sinusoidalną zarówno w trybie normalnym, jak i w trybie magazynowania energii. Dzięki odizolowaniu obciążenia od sieci zasilającej za pomocą prostowników i falowników, tłumione są różne zakłócenia z sieci zasilającej, co może chronić przed przepięciami/skokami, zakłóceniami linii, podnapięciem, przepięciem, wyładowaniami atmosferycznymi, zmianami częstotliwości, zniekształceniami napięcia, harmoniczne napięcia, przerwy w zasilaniu i inne zakłócenia pochodzące z sieci zasilającej. Zakres napięcia wejściowego zasilacza UPS z podwójną konwersją jest szeroki, a dokładność statyczna i przejściowa napięcia wyjściowego jest wysoka. W przypadku awarii zasilania wejściowego AC urządzenie może natychmiast przełączyć się z trybu normalnego do trybu magazynowania energii bez przerywania mocy wyjściowej podczas procesu konwersji, czyli innymi słowy, czas konwersji wynosi zero. Jednakże w przypadku awarii zasilacza UPS czas przejścia z trybu normalnego do trybu obejścia wynosi 1-4 ms.
UPS-y internetowe
UPS online konwertuje wejściowy prąd przemienny na prąd stały i z powrotem na prąd przemienny, gdy jest to potrzebne, przy najwyższym poziomie możliwości ochrony zasilania, szeroko stosowanym w systemach zasilania, komputerowych centrach danych i innych dziedzinach.
Online UPS zawsze utrzymuje swój falownik w dobrym stanie. Najpierw przekształca zewnętrzną moc prądu przemiennego na prąd stały za pośrednictwem obwodu, a następnie przekształca prąd stały na wysokiej jakości prąd przemienny o fali sinusoidalnej za pośrednictwem wysokiej jakości falownika i przesyłany do komputera. W warunkach zasilania główną funkcją jest stabilizacja napięcia i zapobieganie zakłóceniom fal radiowych; W przypadku przerwy w dostawie prądu należy używać zapasowego źródła prądu stałego (akumulatora) do zasilania falownika. Ze względu na ciągłą pracę falownika nie ma problemu z czasem przełączania, dzięki czemu nadaje się on do sytuacji, w których występują rygorystyczne wymagania dotyczące zasilania.
UPS online dzieli się na dwa typy: bez obejścia i z podwójną konwersją. Struktura obwoduwykonanie zasilacza UPS z podwójną konwersją bez obejścia jest stosunkowo proste i składa się z prostownika, falownika, akumulatora itp. Zasilacz UPS z podwójną konwersją z obejściem zawiera moduł przełączający UPS umożliwiający przełączanie zasilacza UPS z trybu normalnego do trybu magazynowania energii lub odwrotnie, poprawę elastyczności i niezawodności systemu.
Tryb pracy zasilacza UPS online jest następujący: gdy zasilanie sieciowe jest normalne, zasilanie sieciowe przechodzi przez obwód filtra pochłaniającego przepięcia → obwód AC do DC → obwód DC do AC →, a następnie przekształca moc wyjściową prądu przemiennego w celu zasilania obciążenia, podczas gdy jednoczesne ładowanie akumulatora; Gdy obwód sterujący mikroprocesora wykryje przerwę w zasilaniu, natychmiast rozładowuje akumulator → przetwarza prąd stały na obwód prądu przemiennego → i przetwarza moc wyjściową prądu przemiennego w celu zasilania obciążenia. Jeśli obwód sterujący mikroprocesora wykryje awarię UPS, UPS użyje przekaźnika (RELAY), aby przełączyć się na bypass (BYPASS), dostarczyć zasilanie do obciążenia z sieci i wyemituje ostrzeżenie dźwiękowe dla użytkownika.
UPS online ma wiele zalet, takich jak moc wyjściowa fali sinusoidalnej. Niezależnie od tego, czy pracuje w trybie sieciowym, czy w trybie akumulatorowym, może wyprowadzać zasilanie w postaci fali sinusoidalnej o niskim poziomie zniekształceń, zapewniając najlepszą gwarancję mocy dla urządzeń obciążających użytkowników; Zerowy czas konwersji, w przypadku odcięcia lub przywrócenia zasilania sieciowego nie ma czasu konwersji, aby UPS przełączył się z trybu sieciowego na tryb akumulatorowy, skutecznie zapewniając niezawodność pracy obciążenia; Funkcja wykrywania odwrotnego podłączenia przewodu zerowego na wejściu zasilania UPS, posiada funkcję wykrywania odwrotnego podłączenia przewodu zerowego; Humanizowane wyjście obejściowe, wejście normalnego zasilania sieciowego, domyślnie brak wyjścia obejściowego, musi być włączone, aby uzyskać normalne wyjście przetwornicy, ale można je zmienić na „zasilanie sieciowe ma wyjście obejściowe” poprzez konfigurację oprogramowania; Funkcja TVSS, znana również jako funkcja ochrony przed przepięciami PRZEJŚCIOWYCH TŁUMIENIA PRZEPIĘĆ, jest używana do ochrony TELEFONÓW, MODEMÓW, sieci i innych funkcji ochrony konwersji; Kopia zapasowa na dwóch maszynach, gdy najważniejsze urządzenie użytkownika nie może być wyłączane, modele o mocy 6 kVA lub większej mogą w pełni obsługiwać funkcję tworzenia kopii zapasowej na gorąco na dwóch maszynach. Użytkownicy mogą używać dwóch zasilaczy UPS do użytku podstawowego i rezerwowego. Gdy jeden z nich zawiedzie, drugi odpowiada za dostarczenie prądu; Korekta wejściowego współczynnika mocy z funkcją korekcji wejściowego współczynnika mocy. W warunkach pełnego obciążenia wejściowy współczynnik mocy może osiągnąć 0,95 lub więcej, dzięki czemu środowisko sieci energetycznej użytkownika nie zostanie zanieczyszczone; Uruchomienie DC. W przypadku przerwy w dostawie prądu, jeśli do uruchomienia komputera lub innego urządzenia odbiorczego potrzebny jest zasilacz UPS, akumulator można bezpośrednio wykorzystać do rozruchu prądem stałym, dzięki czemu korzystanie z zasilacza UPS będzie wygodniejsze i bardziej niezawodne; Zabezpieczenie obejściowe i funkcja zasilania obejściowego znacznie zwiększają zdolność UPS do reagowania w sytuacjach awaryjnych. Jednocześnie, gdy sprzęt odbiorczy użytkownika ma specjalne wymagania dotyczące zasilania, takie jak napięcie, które nie jest zbyt wysokie, zapewnione jest zabezpieczenie napięcia zasilania obejściowego w celu ochrony sprzętu odbiorczego użytkownika przed zagrożeniami związanymi z wysokim napięciem; Funkcja automatycznego uruchamiania. Jeżeli zasilanie sieciowe działa nieprawidłowo i przechodzi w tryb zasilania akumulatorowego do czasu jego odcięcia, UPS wyłączy się. Kiedy zasilanie sieciowe powróci do normalnego stanu, UPS automatycznie uruchomi się i zapewni normalne zasilanie bez konieczności włączania każdego z nich przez użytkowników; Długoterminowy projekt zasilacza, zapewniający użytkownikom wszechstronne, długoterminowe opcje maszyn, wyposażonych w odpowiednie akumulatory, może umożliwić użytkownikom rozładowywanie przez około 8 godzin, aby spełnić wymagania różnych środowisk sieci elektroenergetycznych; Długotrwałe maszyny mają duże możliwości ładowania. Oprócz wydłużenia czasu rozładowania, akumulator ma również dużą zdolność ponownego ładowania, zapewniając początkowy prąd ładowania około 5-10A; Funkcja samokontroli może symulować sytuację zaniku zasilania i przejść do trybu zasilania bateryjnego. Funkcję tę można uruchomić w dowolnym momencie za pomocą przycisku autotestu na panelu lub w połączeniu z oprogramowaniem monitorującym; Silne zabezpieczenie przeciwzakłóceniowe, zaprojektowane zgodnie z międzynarodowymi normami serii EN50091-2 i IEC61000-4, skutecznie poprawia bezpieczeństwo i niezawodność użytkowania UPS; Może być używany w połączeniu z generatorem, o szerokim zakresie napięcia wejściowego i częstotliwości, co pozwala na współpracę z generatorami głównych marek przez dłuższy okres czasu. Jednocześnie skutecznie usuwa słabą moc generowaną przez generator, zapewniając czyste, bezpieczne i stabilne źródło zasilania dla obciążenia; Może obsługiwać obciążenia indukcyjne; Pobierz oprogramowanie. Aby zarządzanie zasilaczami UPS było dla użytkowników wygodniejsze i skuteczniejsze, na stronie internetowej można bezpłatnie pobrać oprogramowanie monitorujące, które umożliwia inteligentne zarządzanie; Slot, wyposażony w Inteligentny Slot. Użytkownicy mogą wybrać kartę AS400, która zapewni standardowe sygnały komunikacyjne IBM AS400. Użytkownicy mogą używać interfejsu AS400 do zdalnego wyświetlania, włączając alarmy dźwiękowe i wyświetlacze świetlne. Alternatywnie można zakupić kartę WinPower CMC (scentralizowana karta monitorująca) i użyć oprogramowania monitorującego, aby umożliwić komputerowi jednoczesne monitorowanie stanu operacyjnego wielu lokalnych systemów UPS online.
Inne typy UPS-ów
Obejmuje UPS wieżowy i modułowy UPS. UPS typu tower ma niezależną strukturę trójfazową, z niskim prawdopodobieństwem awarii komponentów wewnętrznych i krótkim czasem konserwacji, dzięki czemu nadaje się do centrów danych wysokiego poziomu. Modułowy zasilacz UPS zapewnia redundancję modułów mocy poprzez pracę równoległą, co ma zalety w postaci niższego kosztu pojedynczej maszyny i nieco wyższej wydajności, ale ma wyższy wskaźnik awaryjności.
Maszyny wysokiej częstotliwości i modułowe zasilacze UPS mają pewne unikalne zalety i wady. Zasilacz UPS wysokiej częstotliwości do maszyn, znany również jako modułowy UPS wysokiej częstotliwości, przyjmuje modułową konstrukcję o wysokiej inteligencji w stylu szuflady. Może spełnić wymagania dotyczące mocy wyjściowej i niezawodności, dodając lub usuwając moduły UPS w szafie, z dużą elastycznością i osiągając najlepszą efektywność kosztową. Posiada funkcję łatwego podłączania i odłączania, która nie tylko spełnia wymagania dotyczące mocy wyjściowej i niezawodności poprzez dodawanie lub usuwanie modułów wewnątrz szafy, ale także pozwala na konserwację online, o ile pozwala na to redundancja, osiągając zerowy czas naprawy. Przyjęcie technologii pełnego sterowania, skupiającej zaawansowane osiągnięcia technologiczne z zakresu energoelektroniki i automatyki, jest kamieniem milowym w rewolucji technologicznej branży UPS. Zasilacz UPS wysokiej częstotliwości ma niewielkie rozmiary i niewielką wagę; Silna zdolność adaptacji do wahań napięcia sieciowego; Współczynnik mocy wejściowej zasilania sieciowego może osiągnąć 0,99 lub więcej, redukując zawartość harmonicznych prądu wejściowego sieci do mniej niż 5%, minimalizując zanieczyszczenie sieci energetycznej i eliminując słyszalne zakłócenia (w tym zakłócenia elektryczne) i hałas mechaniczny). Jednak maszyny o wysokiej częstotliwości muszą wykorzystywać tranzystory IGBT o wysokiej częstotliwości, które mogą pracować w zasilaczach UPS 20 kHz. Te tranzystory IGBT są drogie, mają ograniczoną podaż, ścisłe obszary robocze napięcia i prądu, słabą odporność na uderzenia, niską niezawodność i wysoki wskaźnik awaryjności.
Modułowy UPS to system, który rozdziela komponenty mocy UPS wysokiej częstotliwości na poszczególne moduły mocy, które następnie są wyprowadzane równolegle. Ponadto moduł przełączający obejścia i jednostka sterująca są również wykonane w postaci jednostek modułowych, dzięki czemu cały UPS składa się z modułów ułożonych jeden na drugim. Największą cechą modułowych UPS jest to, że część zasilająca może z łatwością osiągnąć funkcję redundancji. Dopóki nadwyżka mocy zasilacza UPS jest większa niż moc pojedynczego modułu, część mocy UPS może osiągnąć redundancję „N+1”, poprawiając w ten sposób niezawodność zasilania UPS. Kolejną zaletą modułowych UPS-ów jest ich wysoka dostępność. W przypadku awarii modułu można go bezpośrednio wymienić, zapewniając bardzo krótki czas naprawy i wygodną konserwację. Ponadto modułowe UPS-y często wspominają o modelu „rozwijaj się podczas inwestowania”, co oznacza, że użytkownicy mogą kupić mniej modułów mocy na etapie początkowej budowy, a następnie zakupić moduły mocy w celu rozbudowy UPS, gdy liczba urządzeń użytkownika wzrośnie w trakcie rozwoju firmy. Struktura systemu modułowych UPS jest bardzo elastyczna, a koncepcja projektowa modułów mocy polega na tym, że można je łatwo wyjąć i zainstalować podczas pracy systemu bez wpływu na działanie i moc systemu, umożliwiając planowanie inwestycji w celu osiągnięcia „rozbudowy na żądanie” i umożliwiając użytkownikom osiągnięcie „dynamicznego wzrostu” wraz z rozwojem biznesu. Umożliwia to nie tylko możliwość rozbudowy sprzętu na żądanie na późniejszym etapie, ale także zmniejsza początkowy koszt zakupu.