1 Što je UPS
UPS, također poznat kao neprekinuto napajanje, je neprekidno napajanje konstantnog napona i konstantne frekvencije koje sadrži uređaje za pohranu energije i pretvarač kao glavnu komponentu. Uglavnom osigurava neprekinuto napajanje za jedno računalo, računalni mrežni sustav ili drugu energetsku elektroničku opremu.
UPS uređaj za neprekidno napajanje je uređaj za hitno napajanje koji može nastaviti opskrbljivati opterećenje i osigurati kvalitetu napajanja kada glavno napajanje zakaže ili izgubi snagu, tako da to ne utječe na rad opterećenja. Ima glavne funkcije neprekidnog prebacivanja između dvostrukih izvora napajanja, pretvorbe frekvencije, pretvorbe napona, izolacijskih smetnji i sigurnosne kopije, a naširoko se koristi u područjima kao što su oprema za informacije o velikim podacima, industrijsko rezervno napajanje, trgovački centri, bankarski sustavi, željeznica sustava i medicinske opreme.
UPS je prošao kroz razvojni proces od dinamičkog UPS-a (rotirajući tip) do statičkog UPS-a (stacionarni tip). Rani dinamički UPS koristio je pohranu energije na zamašnjaku, koristeći mehaničku energiju i motor za postizanje pretvorbe energije. S razvojem energetske elektronike i tehnologije poluvodičkih materijala, statički UPS s tiristorom kao jezgrom postupno zamjenjuje dinamički UPS. Nakon toga su razvijeni statički UPS uređaji koji koriste ogromne tranzistore snage koji se sami isključuju, tranzistore s efektom polja i bipolarne tranzistore s izoliranim vratima kao sklopne uređaje. Razvoj elektroničke tehnologije i digitalnog upravljanja također je potaknuo transformaciju upravljačkih krugova UPS-a iz analognih u digitalne krugove, uvelike poboljšavajući njihovu izvedbu.
UPS se uglavnom sastoji od ispravljača, baterijskih paketa, pretvarača i statičkih sklopki za prijenos. Kada je mrežno napajanje normalno, UPS stabilizira mrežno napajanje i opskrbljuje ga opterećenju, dok puni unutarnju bateriju; Kada dođe do prekida mrežnog napajanja, UPS pretvara električnu energiju baterije u izmjeničnu struju preko pretvarača i nastavlja opskrbljivati opterećenje, čime se postiže neprekinuto napajanje.
Prema različitim standardima i karakteristikama, UPS se može klasificirati na temelju izlaznog valnog oblika, kapaciteta snage, ulazno-izlaznog načina rada, principa rada, strukture i scenarija primjene. Uobičajene metode klasifikacije uključuju dinamički UPS i statički UPS prema njihovim principima rada. Statički UPS uključuje backup, interaktivni, online itd.; Prema sustavu napajanja, podijeljen je na jedan ulaz i jedan izlaz, tri ulaza i jedan izlaz, tri ulaza i tri izlaza itd.; Prema izlaznoj snazi dijeli se na mikro, male, srednje, velike itd.
2 vrste UPS-a
Online interaktivni UPS
Interaktivni mrežni UPS kombinira visoku učinkovitost rezervnog UPS-a s prednostima visokokvalitetnog napajanja mrežnog UPS-a. Kada je mrežna snaga normalna, on izravno napaja opterećenje iz mrežnog napajanja bez prolaska kroz složeni proces pretvorbe energije, tako da je radna učinkovitost iznimno visoka, dosežući preko 98%. Istodobno, također ima funkciju automatske stabilizacije napona, koja može grubo stabilizirati napon i apsorbirati neke smetnje električne mreže. Njegova metoda stabilizacije napona je otprilike ista kao i rezervna vrsta, uglavnom korištenjem releja za promjenu metode odvajanja transformatora. Kada je ulazni napon visok, transformator se smanjuje, a kada je ulazni napon nizak, transformator se povećava, uz točnost stabilizacije izlaznog napona od 5% -10%.
Inverter u ovoj vrsti UPS-a ima funkciju dvosmjerne pretvorbe, a kada se napaja iz mreže, služi kao AC/DC ispravljač za punjenje baterije; Kada dođe do nestanka struje, pretvara se u DC/AC pretvarač, napaja se iz baterija, a UPS nastavlja opskrbljivati opterećenje. Valni oblik izlaznog napona također može biti kvazi sinusni val, ali zbog velike izlazne snage, mogu postojati uređaji koji zahtijevaju da ulazni napon bude sinusni val u opterećenju, tako da je izlazni napon pretvarača line interaktivnog UPS-a uglavnom sinusni val. Također je opremljen ulaznim i izlaznim visokofrekventnim filtrima, koji se mogu oduprijeti visokofrekventnim (diferencijalni i zajednički način) smetnjama iz mrežnog napona.
Linijski interaktivni UPS prikladan je za malu i srednju uredsku i kućnu mrežnu opremu. Za ove scenarije ne samo da ispunjava određene zahtjeve za zaštitu napajanja, već ima i prednosti niske cijene, jednostavnog sklopa i visoke pouzdanosti. Pretvarač također ima funkciju punjenja, a njegov kapacitet punjenja je jači od onog rezervnog tipa. Iako UPS izlaz i dalje ima vrijeme pretvorbe, ono je kraće od rezervne vrste, obično 4-6ms. Ako je induktor spojen u seriju između ulazne sklopke i automatskog regulatora napona, pretvarač može odmah napajati opterećenje kada se mrežno napajanje prekine, što može skratiti vrijeme interaktivne pretvorbe linije na nulu i povećati sposobnost zaštite od smetnji .
UPS s dvostrukom pretvorbom
UPS s dvostrukom pretvorbom osigurava stabilnost i kontinuitet izlaznog napona kroz dvije pretvorbe snage i naširoko se koristi u ključnim scenarijima primjene kao što su podatkovni centri, medicinske ustanove i financijske institucije.
Struktura strujnog kruga UPS-a s dvostrukom pretvorbom sastoji se od ispravljača/punjača, pretvarača, punjača baterija (opcionalno), prekidača baterije itd. Ispravljač/punjač pretvara ulaznu izmjeničnu struju u istosmjernu, napaja je pretvaraču i puni bateriju na isto vrijeme. Kada dođe do prekida mrežnog napajanja, pretvarač pretvara istosmjernu snagu baterije u izmjeničnu struju i napaja je potrošaču.
Struktura strujnog kruga UPS-a s dvostrukom pretvorbom bez premosnice sastoji se od ispravljača/punjača, pretvarača, punjača baterija (opcionalno), prekidača baterija, itd. Moderni UPS sustavi često su opremljeni nezavisnim punjačima baterija, koji imaju prednost u tome što je pomični napon punjenja baterije neće se mijenjati s opterećenjem, što je korisno za produljenje vijeka trajanja baterije. Prekidač baterije služi za spajanje ili odvajanje baterije od ispravljača ili pretvarača, a može koristiti tiristore, diode ili mehaničke sklopke.
UPS s dvostrukom pretvorbom i premosnicom dodaje modul UPS prekidača za prebacivanje UPS-a iz normalnog načina rada u način rada za pohranu energije ili obrnuto.
Načelo rada UPS-a s dvostrukom pretvorbom je da se mrežna ulazna izmjenična struja prvo pretvara u istosmjernu pomoću ispravljača, a zatim pretvara u izmjeničnu struju putem pretvarača. U isto vrijeme, ispravljač/punjač ili neovisni punjač baterija puni bateriju. Pod normalnim okolnostima, opterećenje se napaja kombinacijom ispravljača/invertera. Kada indikatori AC ulaznog napajanja mreže prijeđu unaprijed određeno ograničenje kapaciteta, UPS se prebacuje u način rada za pohranu energije, odnosno kombinacija baterija/inverter napaja opterećenje, a vremenski interval napajanja je pohrana energije vrijeme trajanja baterije ili dok se mrežno napajanje ne vrati na granicu projektiranog kapaciteta UPS-a, a zatim se prebaci u normalni način rada. Kada ispravljač/inverter pokvari ili kada UPS doživi trenutno ili kontinuirano preopterećenje, UPS će se prebaciti u način rada premosnice, gdje se opterećenje privremeno napaja iz premosnice (izmjenični ulaz 3). Kako bi se osigurala neprekinuta pretvorba, izlaz pretvarača i AC ulaz 3 moraju biti sinkronizirani. Osim toga, ako su ulazni i izlazni naponi različiti, mora se ugraditi transformator u krug premosnice (izmjenični ulaz 3).
Opterećenje UPS-a s dvostrukom pretvorbom uvijek se neprekidno napaja iz pretvarača, bez obzira na to napaja li se izmjenjivač iz ispravljača ili baterije. Izlazni napon i frekvencija UPS-a ne ovise o ulaznom naponu i frekvenciji mrežnog napajanja. Izlazni valni oblik je sinusni val iu normalnom iu načinu pohrane energije. Zbog izolacije opterećenja od mrežnog napajanja ispravljačima i pretvaračima, različite smetnje iz glavnog napajanja su potisnute, što može zaštititi od prenapona/šiljaka, smetnji u mreži, podnapona, prenapona, munje, promjena frekvencije, izobličenja napona, harmonici napona, prekidi napajanja i druge smetnje iz glavnog napajanja. Raspon napona dopušten za ulazno napajanje UPS-a s dvostrukom pretvorbom je širok, a statička i prijelazna točnost izlaznog napona je visoka. Kada AC ulazno napajanje nestane, može se trenutno prebaciti iz normalnog načina rada u način rada za pohranu energije bez prekidanja izlazne snage tijekom procesa pretvorbe, ili drugim riječima, vrijeme pretvorbe je nula. Međutim, kada UPS zakaže, vrijeme prijelaza iz normalnog načina rada u način premosnice je 1-4ms.
Online UPS
Online UPS pretvara ulaznu izmjeničnu struju u istosmjernu i natrag u izmjeničnu struju kada je to potrebno, s najvišom razinom mogućnosti zaštite napajanja, naširoko se koristi u elektroenergetskim sustavima, računalnim podatkovnim centrima i drugim područjima.
Online UPS uvijek održava svoj pretvarač u radnom stanju. Prvo pretvara vanjsku izmjeničnu struju u istosmjernu kroz strujni krug, a zatim pretvara istosmjernu struju u visokokvalitetnu sinusnu izmjeničnu struju preko visokokvalitetnog pretvarača za izlaz na računalo. U uvjetima napajanja, glavna funkcija je stabilizirati napon i spriječiti interferenciju radiovalova; Tijekom nestanka struje koristite rezervni istosmjerni izvor napajanja (baterija) za napajanje pretvarača. Zbog neprekidnog rada pretvarača, nema problema s vremenom prebacivanja, što ga čini prikladnim za situacije sa strogim zahtjevima za napajanje.
Online UPS se dijeli na dvije vrste: bez premosnice i s dvostrukom pretvorbom. Struktura krugaUPS s dvostrukom pretvorbom bez premosnice relativno je jednostavan, sastoji se od ispravljača, pretvarača, baterije, itd. UPS s premosnicom s dvostrukom pretvorbom dodaje modul UPS prekidača za prebacivanje UPS-a iz normalnog načina rada u način pohrane energije ili obrnuto, poboljšanje fleksibilnosti i pouzdanosti sustava.
Način rada mrežnog UPS-a je sljedeći: kada je mrežno napajanje normalno, mrežno napajanje prolazi kroz strujni krug filtra za apsorpciju prenapona → AC u istosmjerni krug → DC u AC krug → i zatim pretvara izlaznu izmjeničnu struju za napajanje opterećenja, dok istovremeno punjenje baterije; Nakon što upravljački krug mikroprocesora otkrije prekid napajanja, on odmah prazni bateriju → pretvara istosmjernu struju u izmjeničnu struju → i pretvara izlaznu izmjeničnu struju za napajanje opterećenja. Ako upravljački krug mikroprocesora otkrije grešku UPS-a, UPS će upotrijebiti relej (RELAY) za isključivanje premosnice (BYPASS), napajati opterećenje iz električne mreže i emitirati zvučno upozorenje korisniku.
Online UPS ima mnoge prednosti, kao što je izlaz sinusnog vala. Bilo da je u mrežnom ili baterijskom načinu rada, može emitirati sinusno napajanje s niskim izobličenjem, pružajući najbolje jamstvo napajanja za korisničke uređaje za opterećenje; Nulto vrijeme pretvorbe, kada se mrežno napajanje prekine ili ponovno uspostavi, ne postoji vrijeme pretvorbe za UPS da se prebaci između mrežnog i baterijskog načina rada, učinkovito osiguravajući pouzdanost rada opterećenja; Funkcija otkrivanja nulte žice ulaza, kako bi se izbjegao obrnuti priključak nulte žice ulaza mrežnog napajanja UPS-a, ima funkciju otkrivanja obrnute veze nulte žice; Humanizirani izlaz premosnice, ulaz normalno mrežno napajanje, prema zadanim postavkama nema izlaza premosnice, mora se uključiti za normalan izlaz pretvarača, ali se može promijeniti u "mrežno napajanje ima izlaz premosnice" kroz konfiguraciju softvera; Funkcija TVSS, također poznata kao funkcija zaštite od prenapona PRIJELAZNOG NAPONA SUPPRESS, koristi se za faks TELEFON, MODEM, mrežu i druge funkcije zaštite od pretvorbe; Dual machine backup, kada je apsolutno zabranjeno isključivanje najvažnije opreme za opterećenje korisnika, modeli s kapacitetom od 6KVA ili više mogu u potpunosti podržati funkciju dva stroja hot backup. Korisnici mogu koristiti dva UPS-a za primarnu i rezervnu uporabu. Kada jedan od njih zakaže, drugi je odgovoran za napajanje; Korekcija faktora ulazne snage, s funkcijom korekcije faktora ulazne snage. Pod uvjetima punog opterećenja, faktor ulazne snage može doseći 0.95 ili više, tako da okolina elektroenergetske mreže korisnika neće biti zagađena; DC pokretanje. U slučaju nestanka struje, ako je UPS potreban za pokretanje računala ili druge opreme za opterećenje, baterija se može izravno koristiti za DC pokretanje, čineći upotrebu UPS-a praktičnijom i pouzdanijom; Zaštita premosnice i funkcija napajanja premosnice uvelike poboljšavaju sposobnost hitnog odgovora UPS-a. U isto vrijeme, kada korisnikova oprema za opterećenje ima posebne zahtjeve za napajanje, kao što je napon koji nije previsok, osigurana je zaštita od napona napajanja premosnice kako bi se zaštitila korisnička oprema za opterećenje od opasnosti visokog napona; Funkcija automatskog pokretanja. Kada je mrežno napajanje nenormalno i ulazi u način rada baterije za napajanje dok se ne prekine, UPS će se isključiti. Kada se mrežno napajanje vrati u normalu, UPS će se automatski pokrenuti i osigurati normalno napajanje bez potrebe da korisnici uključe svaki; Dugotrajni dizajn napajanja, koji pruža sveobuhvatne dugoročne mogućnosti stroja za korisnike, opremljen odgovarajućim paketima baterija, može omogućiti korisnicima pražnjenje oko 8 sati kako bi se zadovoljili zahtjevi različitih okruženja električne mreže; Dugotrajni strojevi imaju jake mogućnosti punjenja. Osim produljenog vremena pražnjenja, baterija također ima jaku sposobnost ponovnog punjenja, pružajući početnu struju punjenja od oko 5-10A; Funkcija samoprovjere može simulirati situaciju nestanka struje i ući u način rada baterije za napajanje. Ova se funkcija može izvršiti u bilo kojem trenutku putem gumba za samoprovjeru na ploči ili u kombinaciji sa softverom za nadzor; Jaka zaštita od smetnji, dizajnirana u skladu s međunarodnim standardima serije EN50091-2 i IEC61000-4, učinkovito poboljšava sigurnost i pouzdanost upotrebe UPS-a; Može se koristiti u kombinaciji s generatorom, sa širokim rasponom ulaznog napona i frekvencije, što mu omogućuje da se koristi u kombinaciji s glavnim markama generatora tijekom duljeg vremenskog razdoblja. U isto vrijeme, učinkovito uklanja slabu snagu koju stvara generator, pružajući čist, siguran i stabilan izvor energije za opterećenje; Može podnijeti induktivna opterećenja; Preuzmite softver. Kako bi upravljanje UPS-om bilo praktičnije i učinkovitije za korisnike, softver za praćenje može se besplatno preuzeti na web stranici kako bi se postiglo inteligentno upravljanje; Utor, opremljen inteligentnim utorom. Korisnici mogu odabrati AS400 karticu za pružanje IBM AS400 standardnih komunikacijskih signala. Korisnici mogu koristiti AS400 sučelje za daljinski prikaz, uključujući zvučne alarme i svjetlosne prikaze. Alternativno, možete kupiti WinPower CMC karticu (centraliziranu karticu za nadzor) i koristiti softver za nadzor kako biste računalu omogućili da istovremeno prati radni status više lokalnih online UPS sustava.
Ostale vrste UPS-a
Uključujući tower UPS i modularni UPS. Tower UPS ima neovisnu trofaznu strukturu, s malom vjerojatnošću kvara unutarnje komponente i kratkim vremenom održavanja, što ga čini prikladnim za podatkovne centre na visokoj razini. Modularni UPS postiže redundanciju modula napajanja kroz paralelni rad, koji ima prednosti niže cijene jednog stroja i malo veće učinkovitosti, ali ima veću stopu kvarova.
Visokofrekventni strojevi i modularni UPS izvori napajanja imaju neke jedinstvene prednosti i nedostatke. Strojno visokofrekventno UPS napajanje, poznato i kao modularni visokofrekventni UPS, usvaja visokointeligentni modularni dizajn u stilu ladice. Može zadovoljiti zahtjeve za izlaznom snagom i pouzdanošću dodavanjem ili uklanjanjem UPS modula u kućištu, uz veliku fleksibilnost i postizanje najbolje isplativosti. Ima funkciju jednostavnog uključivanja i isključivanja, koja ne samo da zadovoljava zahtjeve izlazne snage i pouzdanosti dodavanjem ili uklanjanjem modula unutar ormarića, već također omogućuje online održavanje sve dok redundancija dopušta, postižući nulto vrijeme popravka. Usvajanje tehnologije potpunog upravljanja, koja okuplja napredna tehnološka dostignuća u poljima energetske elektronike i automatskog upravljanja, prekretnica je u tehnološkoj revoluciji UPS industrije. Visokofrekventno UPS napajanje male je veličine i male težine; Snažna prilagodljivost fluktuacijama mrežnog napona; Faktor ulazne snage mrežnog napajanja može doseći 0.99 ili više, smanjujući harmonijski sadržaj mrežne ulazne struje na manje od 5%, minimizirajući onečišćenje električne mreže i eliminirajući zvučnu buku (uključujući električnu i mehanički šum). Ali visokofrekventni strojevi moraju koristiti visokofrekventne IGBT-ove koji mogu raditi u 20kHz UPS-u. Ovi IGBT-ovi su skupi, imaju ograničenu opskrbu, stroga radna područja napona i struje, slabu otpornost na udarce, nisku pouzdanost i visoke stope kvarova.
Modularni UPS je sustav koji razdvaja komponente napajanja visokofrekventnog UPS-a u pojedinačne module napajanja, koji se zatim izlaze paralelno. Dodatno, sklopni modul premosnice i upravljačka jedinica također su izrađeni u modularne jedinice, tako da je cijeli UPS sastavljen od naslaganih modula. Najveća značajka modularnog UPS-a je da energetski dio može lako postići funkciju redundantnosti. Sve dok je višak snage nosivosti UPS-a veći od snage jednog modula, energetski dio UPS-a može postići "N+1" redundantnost, čime se poboljšava pouzdanost napajanja UPS-a. Još jedna prednost modularnog UPS-a je njegova visoka dostupnost. Kada se modul pokvari, može se izravno zamijeniti, uz vrlo kratko vrijeme popravka i praktično održavanje. Osim toga, modularni UPS često spominje model "rastu dok investiraju", što znači da korisnici mogu kupiti manje modula napajanja tijekom početne izgradnje i zatim kupiti module napajanja za proširenje UPS-a nakon što se broj korisničkih uređaja poveća tijekom rasta poslovanja. Struktura sustava modularnog UPS-a vrlo je fleksibilna, a koncept dizajna energetskih modula je da se oni mogu jednostavno ukloniti i instalirati tijekom rada sustava bez utjecaja na rad i izlaz sustava, što omogućuje planiranje ulaganja za postizanje "proširenja na zahtjev" i omogućava korisnika kako bi s razvojem poslovanja postigli "dinamični rast". Ovo ne samo da zadovoljava proširenje opreme na zahtjev u kasnijoj fazi, već i smanjuje početne troškove nabave.