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UPS基础知识---什么是UPS
  
        UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中,主要起到两个作用:一是应急使用,防止突然断电而影响正常工作,给计算机造成伤害;二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”,改善电源质量,为计算机系统提供高质量电源。
 
        从基本应用原理上讲,UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备。当市电输入正常时,UPS将市电滤波、稳压后输出给负载使用,此时的UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向蓄电池充电;当市电中断(例如停电)时, UPS 立即将蓄电池的直流电,通过逆变器转换输出220V交流电,不间断的向负载供电,使负载维持正常工作免受损坏。
 
        UPS系统主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。
        
        1、整流器:整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能:第一,将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压。因此,它同时又起到一个充电器的作用。
 
   2、蓄电池:蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是:第一,当市电正常时,将电能转换成化学能储存在电池内部;第二,当市电故障时,将化学能转换成电能提供给逆变器或负载。
 
   3、逆变器:通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。
 
   4、静态开关:静态开关又称静止开关,它是一种无触点开关,是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关,其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统,其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。
 

        下面,简要介绍一下UPS的发展。

        初期的不间断电源装置是旋转型的,它是采用柴油发电机(以下简称“油机”)—电动机—发电机组来实现电能的变换。在正常情况下,市电供给电动机,电动机去带动发电机,把发电机发出的电供给负载。电源系统中的飞轮惯性很大,它是一个贮能装置。当市电发生断电时,电动机就停止运行。这时靠飞轮的惯性使发电机继续发电。同时立即启动油机供电,从而使负载不断电。这种不间断电源装置运行稳定可靠、维护简单方便,但笨重、效率低、噪声大、操作控制不灵活。

 

        由于电力半导体器件的发展,特别是可控硅制造工艺的不断改进,质量不断提高,价格逐步降低,便开展对静止型不间断电源装置的研制。于是在60年代初出现了用可控硅制成的静止型不间断电源装置。它以可控硅组成电能变换电路,用蓄电池作为贮能元件。当市电发生断电时,由蓄电池代替整流器向逆变器供电,从而使负载不断电。它与旋转型电源装置相比,没有电动机、发电机和飞轮之类的旋转体,因此具有重量轻、效率高、噪声小、操控制作灵活等优点,但它过载能力差、系统结构也比较复杂、维护技术要求高。从60年代到70年代,这种不间断电源装置发展得很快,使用也很广泛。它采用了波形叠加技术,主电路采用可控硅。由于可控硅不能自关断,因此逆变器需要换向电路,同时逆变器输出的电压需要进行滤波。而换向电路和交流滤波电路都是由电感和电容所组成,它们的出现不但增大了体积,而且惯性大,使电源装置输出的动态性能变差。同时,由于大电流可控硅频繁地工作,使电网波形变差,干扰其他用户。

 

  到了80年代,就利用自关断的巨型功率晶体管(UR)来制作成实用的静止型不间断电源装置,这样既省去了换向电路,简化了主回路,减小了体积,提供了效率,改善了动态性能,也提高了可靠性。但由于功率晶体管是一种少数载流子工作的半导体器件,它要求的驱动电流较大,对器件各参数的选择也要求严格。随后又发展到利用自关断的功率场效应晶体管(MOSFET)来制作成实用的静止型不间断电源装置。功率场效应晶体管是多数载流子工作的器件,它采用电压驱动,因此没有存储时间,从关断到开通的速度很快,所需要的驱动功率也小,所以用功率晶体管和功率场效应晶体管制作成的静止型不间断电源装置,目前使用得很广泛。

 

  到了90年代,就利用绝缘栅双极晶体管(IGBT)来制作成实用的静止型不间断电源装置。绝缘栅双极晶体管是一种由双极晶体管和功率场效应晶体管相组合的器件,既具有功率场效应晶体管的栅极电压可控的特性和快速开关的特性,又具有双极晶体管的大电流处理能力和低保和压降的特点,因此用它制成的不间断电源装置具有广阔的发展前景。

 
 
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