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再谈UPS的工作原理及系统组成
再谈UPS的工作原理及系统组成
应用实践UPS应用
再谈UPS的工作原理及系统组成
空军_T-程大学张恩利侯振义
摘要UPS电源系统作为它信用运行堆护的重要障,将发挥越来越重要的作用.文就算工
作原理及系统纽成进行了洋细的硷述.
UPS不仅仅是~个电源保护装置,它还
具备电力净化的功能.实际上,我们日常所市电
使用的电的质量并不理想,有时会出现电压输入
不稳定,电噪声及停电等现象.对诸如计算
机,通信设备或精密电子设备而言则是~个
相当大的威胁,严重的会使数据丢失以致
敏感元件受损.因此,UPS作为不可或缺的
电力保障和净化设备正在发挥越来越重要的
作用.
1传统UPS系统工作原理
1.1在线式UPS工作原理
在线式UPS系统框图见图l,主要由以下几部
分组成:整流滤波电路,逆变器,输出变压器或滤波
6数据分析
利用以上预计数据,RELEX软件可以生成各单
元失效率和温度的关系(见图9).
从该图可以看出,在模块的各单元电路中,A3
8OE+O3
70E+O3
60E+03
奄l卜
赴40E+03
轻30E邶
2OE+03
10E+03
O0E+02
旁路
图l传统在线式UPS系统原理框图
电路,静态开关,充电电路,蓄电池组和控制监测,
显示告警及保护电路.在线式UPS的输出波形通常
为标准正弦波.其工作原理如下:
(1)当市电正常时,输入电压经过整流滤波电
路,一路经逆变器,其输出经过变压器或输出滤波
板受温度的影响最大,当温度上升后,A3板的失效
率在所有单元电路中增加得最快.A3板是模块中的
薄弱环节,降低A3板的温度可以有效地提高模块
的可靠性.
/JU十UJ新
60E+O3
5OE+O3
40E+03
3OE+O3
2OE十O3
一
盘_一1OE+O3
,
o
温度(℃)
图9RELEX生成的各单元失效率和温度的关系
篓7结语
使用RELEX可靠性分析软件对通信
电源模块进行可靠性预计和分析,可以在
电源模块的早期设计阶段对电源模块的
可靠性水平有一个初步的了解和认识,及
时发现产品的薄弱环节和设计缺陷,对设
计中的不合理之处进行修改,从而保证在
最短的时间内设计出满足用户要求的高
可靠性产品.■
2oo4年1o月(总第4o期)WWWupsapp.corno
UPSYlNGY0NG应用实践
电路将SPWM波形变换成纯正弦波电压;另
一
路送入充电器给蓄电池补充能量.该种工市电
作状态时,静态开关切换到逆变器输出端.输入
UPS由市电经整流滤波电路,逆变器及静态
开关给负载供电,并且由逆变器来完成稳压
和频率跟踪的功能.
(2)当市电出现故障时(市电中断,市电电
压过高或过低),UPS工作在后备状态,静态
开关仍然切换在逆变器输出端,此时UPS由
逆变器将蓄电池的直流电压转换成交流电压,输出
到负载.
(3)在市电正常而逆变器出现故障或输出过载
时,静态开关切换到市电输入端,由市电直接给负
载供电.如果静态开关的转换是由于逆变器故障引
起,UPS会发出报警信号;如果是由于过载引起,当
过载消失后,静态开关重新切换回逆变器输出端.
控制监测,显示告警及保护电路提供逆变,充
电,静态开关转换所需的控制信号,并显示各自的
工作状态,当出现过压,过流,短路,过热时能及时
告警,同时提供相应保护.比如当负载发生短路时,
保护电路会很快将逆变器关断,使其免受损害,静
态开关转换到市电,短路消失后逆变器会重新自行
启动,恢复供电.
由此可见,对于在线式UPS,无论市电是否正
常,其输出总是由逆变器来提供的,所以在市电故
障的瞬间,UPS的输出不会有任何间断.另外,由于
在线式UPS有输入EMI滤波器和输出滤波器,再
加上市电的交流输入经整流滤波器变为直流,再由
逆变器逆变为交流,所以几乎所有来自电网的干扰
经过UPS以后都能得到很大程度的衰减;同时逆变
器的稳压功能很强,所以在线式UPS能给负载提供
干扰小,稳压精度高的电源.
1.2后备式UPS工作原理
后备式UPS系统框图见图2.后备式UPS与在
线式UPS相比较有以下不同:没有输入整流滤波电
路,故逆变器仅由蓄电池供电.当市电正常时,逆变
器不工作;输出没有滤波器,逆变器输出一般为准
方波;输出变压器在逆变时起变压器作用.
@WWW.2004年1o月(总第4o期)
旁路
图2后备式UPS系统原理框图
(1)当市电正常时,UPS工作在市电旁路工作状
态,转换开关切换到市电输入端,输入市电经转换
丁F关接至由输出变压器构成的交流稳压器稳压后
给负载供电.当市电发生变化时,UPS通过改变继电
器的接点来改变交流稳压器的输出绕组抽头,从而
实现稳定输出电压的功能.
(2)当市电出现故障时(市电中断,市电电压过
高或过低),UPS工作在后备状态,当UPS内部的检
测控制电路检测到市电故障
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