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不间断电源(UPS)系统的基础知识

无论你运行的是几台计算机还是很多服务器,UPS(不间断电源)系统都是数据中心的重要组成部分。

不间断电源(UPS)是一种电力供应系统,它包含一个电池来维持电力供应,以便在发生电涌或断电时为电子设备提供电力。

通常,UPS电源可在断电后会让个人计算机(PC)继续运行几分钟,这样你就可以保存内存中的数据并正常关闭计算机。

现在,许多不间断电源都提供了一种软件组件,可以让你在离开电脑时自动备份和关闭程序,以防断电。

UPS的类型

UPS有几种基本类型,每种都有自己的优点和缺点(如功能,成本等)。

以下是三种主要类型:

1、备用UPS

备用UPS(后备式UPS)是由蓄电池充电机、蓄电池、逆变器和UPS开关等部件组成的

备用UPS在主电源处于活动状态时为电池充电,但在断电前电池一直处于不活动状态。当发生断电情况,UPS会切换到备用电池电源,让用户有时间切换到较长期的备用电源,或者正确地关闭连接的设备。

优点

体积小,效率高,价格低廉,运行费用低

由于在正常情况下逆变器处于非工作状态,电网电能直接供给负载,因此后备式UPS的电能转换效率很高。

缺点

负载同上线供电系统没有真正隔离

较长的转换时间,缺少真正的静态开关,这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等),但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心,电话交换机等);

输出电压不能调整

输出频率取决于交流输入电源的频率,也不能调整。

在线互动式UPS

这种类型的UPS将逆变器和充电器组合在电源线中,既提供主交流电源,又提供备用电池电源

这种配置限制了切换时的瞬态事件,并且在停电的情况下加快了从主电源到电池电源的转换。因此,在线互动式UPS提供比备用UPS更多的保护,但它也更贵。

优点:

  • 电路简单,成本低,可靠性高;
  • 效率高,效率可达95%以上;
  • 过载能力强,在市电供电时,过载能力可达200%。

缺点:

  • 在市电供电时,输出电压只是幅度有改善,输入的失真、干扰等传递给了输出端;
  • 动态性能不好,在输入电压或负载电流突变时,输出电压突变较大,恢复到新稳态所需时间长,稳压精度较差;
  • 对电网适应范围窄,如要提高精度和适应范围,则必须增加变压器抽头数;
  • UPS有转换时间,不适合发电机组供电和市电不稳定的环境。

双变换UPS

无旁路的双变换UPS的电路结构,由整流器/充电机、逆变器、蓄电池充电机(选件)、蓄电池开关等组成。

该UPS不是根据需要从主电源切换到备用电源,而是将所有交流电源转换为直流电。一些直流电源为电池充电,其余部分转换回交流电以为连接的设备供电。这种双重转换过程基本上可以防止任何电源事件到达设备,从而产生最大的保护级别。

优点:

  • 无论逆变器的供电是由交流电源或是电池,它提供负载的电源都是连续的;
  • 负载同上线供电系统相隔离,因此防止了任何上线的干扰送给负载;
  • 很宽的输入电压容限范围和精准的输出电压调整;
  • 在交流输入电源发生故障时,立即转换到电池放电方式运行;
  • 可以不中断供电地转换到旁路方式;

缺点:

  • 价格较高;
  • 因为100%的负载功率需要经过整流和逆变两次电力变换,损耗较大,降低了系统总效率;
  • 由于双变换UPS输入端一般都采用相控整流器,相控整流器产生的输入谐波电流对交流输入电源造成严重干扰。

如果你只是运行一台机器,比如在小型办公室或家庭式办公室环境中,那么备用UPS可能刚好满足你的要求。

交互式UPS有助于降低UPS的能耗,其高可用性、简单的设计和相对较低的成本使该系统成为小型企业的最佳选择。

但对于大型数据中心来说,宕机是不可接受的,其设备必须受到保护,不能受任何电源质量问题的影响,因此备用UPS甚至是互动式UPS都不够满足。在这些情况下,双变换UPS至关重要的。

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