UPS不間斷電源租賃出租賃服務(wù)東明數(shù)據(jù)中心
不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接,，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備,。它主要用于給單臺計(jì)算機(jī),、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定,、不間斷的電力供應(yīng),，保證這些設(shè)備儀器的不間斷運(yùn)行，防止計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失,、通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制,。不間斷電源廣泛應(yīng)用于：礦山、航天,、工業(yè),、通訊、國防,、,、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng),、鐵路,、航運(yùn)、交通,、電廠,、變電站、核電站,、消防安全報(bào)警系統(tǒng),、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī),、移動通訊,、太陽能儲存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng),、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域,。
SB1是總停開關(guān)，按下SB1導(dǎo)致接觸器線圈KM1斷電,，這將導(dǎo)致線圈KM2通電，線圈KM3斷電,。主電路中因主觸頭KM1,KM3斷電.KM2通電,，轉(zhuǎn)子上施加了反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動機(jī)M快速降速,。當(dāng)電動機(jī)快速降速至速度繼電器KS的額定轉(zhuǎn)速時(shí)將斷開,，電動機(jī)停轉(zhuǎn),。本控制線路中，共有四個(gè)回路：A——1——2——3——B——CA——1——4——5——6——B——CA——1——7——8——9——B——CA——1——10——11——12——B——C程序所示為根據(jù)逐行回路轉(zhuǎn)換法得到的初步轉(zhuǎn)換梯形圖,，該圖直接將四個(gè)回路轉(zhuǎn)換為一個(gè)四行的梯形圖,，但初步轉(zhuǎn)換梯形圖還須根據(jù)梯形圖若干繪制原則進(jìn)行合理修改。
系統(tǒng)組成
典型的UPS系統(tǒng)框圖如圖1所示,，它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，以及把直流電再變?yōu)榻涣麟姷哪孀兤鳎姵卦诮涣麟娬９╇姇r(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上,，一旦市電供電中斷時(shí),，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例),。
（1）市電在UPS所允許的范圍內(nèi)正常供電時(shí),，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向,。
（2）主電源故障即市電被切斷后,，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。
（3）當(dāng)所帶負(fù)載過大或電源內(nèi)逆變器出現(xiàn)故障時(shí),，UPS將打開旁路由主電源直接供電,，如圖4所示。
連接方式
（1）單臺UPS電源能夠供給全部負(fù)載,，連接圖如系統(tǒng)的原理圖,，連接方法較簡單。
（2）總負(fù)載功率需要二臺或更多臺UPS電源供給,，如圖5所示,，這種連接方式稱作并聯(lián)無備份方式。
（3）二臺或二臺以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)萘恳?，但該系統(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_UPS電源的容量,，任何一臺UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負(fù)載,，如圖6所示,。這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。
（4）整個(gè)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,，市電將UPS電源脫開,，直接接通負(fù)載，且不影響UPS電源系統(tǒng)的維修,，這種線路設(shè)計(jì)如圖7所示,。
有人認(rèn)為把R3的阻值減小，Ib就可以變大,，大于0.2mA時(shí),，蜂鳴器就可以正常工作,。但是蜂鳴器的壓降很難獲知，而且有些蜂鳴器的壓降可能變動,，這樣一來基極電阻阻值就很難選擇,，阻值選擇太大就會驅(qū)動失敗，選擇太小,，損耗又變大,。d電路也會出現(xiàn)同樣的問題，所以不建議選用圖二的這兩種電路,。這兩個(gè)電路,，電路的驅(qū)動信號為3.3VTTL電平，常出現(xiàn)在3.3V的MCU電路設(shè)計(jì)中,，如果不注意就很容易就設(shè)計(jì)出這兩種電路,，而這兩種電路都是錯(cuò)誤的。
當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無故障時(shí),，維修開關(guān)打開,，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)閉合,；當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障時(shí),，維修開關(guān)閉合，輸入開關(guān),、輸出開關(guān)打開,。這樣，保證了用電負(fù)載的正常工作,，而又不影響對UPS電源系統(tǒng)故障的在線維修,。
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對電源的要求越來越高UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成為一種具有穩(wěn)壓,、穩(wěn)頻,、濾波、抗電磁和射頻干擾,、防電壓沖浪等功能的電力保護(hù)系統(tǒng),。尤其是在電網(wǎng)的線路及供電質(zhì)量不太高、抗干擾的技術(shù)落后,，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對電源的要求又比較高的情況下,，UPS的作用就顯得更加明顯。
UPS的保護(hù)作用首先表現(xiàn)在對市電電源進(jìn)行穩(wěn)壓,，UPS的輸入電壓范圍比較寬,，一般情況是從170V到250V，而輸出電源的質(zhì)量是相當(dāng)高的，后備式的UPS輸出電壓在5%~8%,，輸出頻率穩(wěn)定在1Hz；如圖1,，在線式UPS輸出電壓穩(wěn)定在3%以內(nèi),，輸出頻率穩(wěn)定在0.5Hz。在市電正常時(shí),，UPS電源相當(dāng)于交流市電穩(wěn)壓器,；同時(shí)市電對蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)也相當(dāng)于充電器,。在市電突然掉電的情況下,，UPS自動切換到蓄電池供電，使計(jì)算機(jī)維持正常工作,，保護(hù)軟硬件不受損害,。
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4.信號輸出引腳：作用是將集成電路的輸出信號引出，電路圖中一般在輸出引腳旁標(biāo)注“OUT”字符,。其輸出引腳的外電路特征是：通過電容,、電阻、變壓器等耦合元件與后續(xù)電路的輸入端連接或者直接驅(qū)動揚(yáng)聲器,、發(fā)光二極管,、指示表頭等負(fù)載，如下圖所示：跟集成電路輸入信號引腳類似,，有些集成電路具有較多的信號輸出引腳,，如下圖所示：除上述4種引腳外，集成電路引腳還有外接電阻,、電容,、電感、晶體等元器件的引腳,，還有接自舉,、消振、負(fù)反饋,、退藕等保證工作的引腳,，還有接有靜噪、控制等附件功能引腳,。
UPS根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)IEC（電工委員會）按其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分為以下3類：
（1）被動后備式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間僅簡單地作為備用電源使用,。此種UPS電源，在市電正常時(shí),，負(fù)載完全而且是直接地市電供電,，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨(dú)立的充電器供電；當(dāng)市電不正常時(shí),，負(fù)載完全由逆變器提供電能,。 [5]
被動后備式UPS具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格最廉等優(yōu)點(diǎn),，運(yùn)用于某些非重要的負(fù)載使用,，如家用計(jì)算機(jī)等。但市電斷電時(shí),，繼電器將逆變器切換至負(fù)載,，切換時(shí)間較長，一般需幾個(gè)毫秒的間斷,，所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不應(yīng)選用被動后備式UPS電源,。 [5]
（2）在線互動式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間，起后備電源作用,，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電,。通過逆變器的可逆運(yùn)行方式，與市電相互作用,，因此被稱為互動式,。此種UPS電源，在市電正常時(shí),，負(fù)載由經(jīng)改良后的市電供電,，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時(shí)逆變器起AC/DC變換器的作用,；而當(dāng)市電故障時(shí),，負(fù)載完全由逆變器供電，此時(shí),，逆變器起DC/AC變換器的作用,。 [5]
在線互動式UPS具有結(jié)構(gòu)較簡單、實(shí)施方便,、且易于并聯(lián),、便于維護(hù)和維修、效率高,、運(yùn)行費(fèi)用低,、整機(jī)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，性能滿足某些負(fù)載要求,，特別適用于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)設(shè)備采用分布式供電的系統(tǒng),。此種電源缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，尤其動態(tài)響應(yīng)速度低,，其次抗干擾能力不強(qiáng),，電路會產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。
（3）雙變換式UPS電源
指逆變器串聯(lián)連接在交流輸入與負(fù)載之間，電源通過逆變器連續(xù)地向負(fù)載供電,。此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時(shí),，市電經(jīng)過整流器、逆變器向負(fù)載供電,；市電不正常時(shí),，由蓄電器經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。
雙變換式UPS是UPS電源的主品,，具有性能好、電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度高,、功能強(qiáng),、具有熱備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA以下,，其整機(jī)效率不高,，一般在85%左右。