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艾默生UPS電源的現狀、發展及選配

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  艾默生UPS電源的現狀、發展及選配

 

  經過一個多世紀的發展,電力已經成為現代工業最重要的能源基礎。隨著工業文明的不斷進步,現代工業對電力質量的要求越來越高,為了保障工業過程以及日常工作的連續性,UPS電源應運而生,成功的解決了電力中斷以及電力質量差的問題,廣泛地應用於工業控製、通信、醫療、計算機、交通、銀行、證券等。

 

  1UPS的現狀

 

  經過幾十年的發展,UPS技術El新月異,管理體係不斷完善,功能更加強大,應用範圍也隨著現代科技的發展不斷的擴大。

 

  1.1技術方麵

 

  (1)現已廣泛采用與傳統諧振式ZUS、ZCS軟開關不同的廣義軟開關技術,來減小開關損耗,提高開關頻率。這種軟開關就是一種無損緩衝電路,它不但能使開關過程軟化,而且還具有電路簡單,不需要附加諧振網絡,成本低廉的特點。輸入端加裝高效輸入濾波器和有源功率因素校正器,並采用串並聯補償技術,來降低輸入電流失真度,減小UPS電源對市電電源的汙染,使其向綠色電能變換型發展。

 

  (2)為實現UPS電源小型化,減小輸出變壓器即輸出濾波器的尺寸,減小電磁*,防止高頻變壓器的飽和,目前在韓國

 

  采用的是串聯諧振逆變器,再經過隔離變壓器和變頻器組成高頻連接的UPS。

 

  (3)數字控製已成為新型UPS控製技術發展的主流,即廣泛應用數字處理器DSP,盡可能使控製電路全微處理器化。因

 

  為數字控製器具有精度高,抗*能力強,易於實現對UPS的檢測,故障診斷和隔離,易於實現遙控遙測,易於實現多台UPS的並聯和熱插撥,易於實現對蓄電池的監控和管理,也就是說,計算機的介入可以使UPS實現智能化管理,可以使電源運行在最優化狀態。

 

  (4)蓄電池是UPS的心髒,目前UPS一般都使用免維護密封鉛酸蓄電池,美國還運用了高功率鉛一空氣備用電源裝置

 

  (RPU)取代蓄電池。為增大電池的使用壽命,目前使用一種三階段電池管理方案,即恒流均衡充電,浮充充電和自然放電三大階段,以防止過充、過放。現已引入以微處理器監控技術為主的電池管理體係,隨時觀察電池的充、放電狀態,對電池充、放電進行雙重保護。

 

  (5)采用冗餘技術和熱插撥技術。

 

  (6)采用智能化UPS的管理係統。所謂智能化UPS,是指將傳統的UPS與計算機相連的硬件接口,結合特殊設計的軟件,以提供計算機及數據資料的雙重保護,保證UPS在完成基本功能外,還能對一切故障進行檢測,顯示和處理等,完全實現網絡化監控管理。

 

  1.2管理體係方麵

 

  UPS供電係統從產生至今已有40餘年,40年的曆程,UPS發展到今天已經不再是孤立的電源技術的發展,UPS本身不再是單獨的電源係統,目前所說的供電機房,已成為一體化網絡係統,集不問斷電源、機櫃、電源管理、散熱、電力電纜和數據布線為一體的全套電源供應與管理整體方案。這就大大便利於用戶的選購、安裝、維護和擴容,降低日常管理和維護的成本,並能對整個網絡中的硬件設備、運行程序和數據以及數據的傳輸途徑進行全麵保護,使之成為不間斷供電網絡,此網絡還具有可靠性高,抗*能力強,過載能力強,智能化監控及防雷擊、防浪湧等功能。

 

  1.3設計原理和工作方式方麵

 

  目前可以分為離線式、在線式、在線互動式三種UPS。

 

  (1)離線式UPS,也稱為後備式UPS,以小功率(5kVA)為主,主要特點是轉換效率高,易於維護,且價格低廉,轉換時間為幾ms,為絕大多數中小功率用戶首選。

 

  (2)在線式UPS以大中(5kVA以上)功率為主,供電轉換時間為零,供電質量高,可以向用戶的負載提供純淨、穩壓、穩頻、抗*和波形失真極小的正弦波,但價格昂貴。

 

  (3)在線互動式UPS以網絡使用為主,它結合了離線式轉換效率高和在線式供電質量高的特點,與離線式相比,切換時間短。

 

  1.4功能方麵

 

  UPS除了穩壓、穩頻、不問斷供電基本功能外,逐步增加了自我控製功能、對外告警功能、集中監控功能、環境檢測功能、自動開關機功能、聯網功能、電池自動補償和檢測功能、低功率損耗功能、直接並機功能、對線性負載和非線性負載具有同等輸出的功能,及並機時功用電池或分用電池的功能等。

 

  1.5應用方麵

 

  在原有的商用UPS、變頻UPS、工業用UPS的基礎上,為適應市場的需要又增加了計算機用UPS、有線電視用UPS、小靈通

 

  UPS。所以UPS目前已廣泛應用於金融、電信、政府、製造行業、教育和醫療等方麵。

 

  2發展趨勢

 

  市場需求促進了UPS性能的不斷提高,科技的進步則推動了UPS技術了不斷的向前發展,使UPS向高頻化、冗餘並聯化、

 

  數字化、可靠化、智能化、綠色化、經濟化發展。2.1市場需求方麵

 

  (1)大容量級別的UPS將達到9000台/每年的需要,並以10%以上速度不斷增長。小機市場“火爆”,市場潛力巨大。據

 

  有關人士估計,UPS電源需求量為:93.8萬台/05年,102.5萬台/06年,133.4萬台/07年,122.3萬台/08年。

 

  (2)產品性能/價格比是贏得市場占有率的永恒主題。

 

  (3)企業要走出跨國經營,不僅要創出國際品牌,還要使品牌在跨國經營中“本土化”。要想在市場上長久發展,除提高性價比外,還要提高服務質量,以適應市場產品深層次競爭的兼並整合狀態。

 

  2.1技術方麵

 

  (1)高頻化:第一代UPS的功率開關為可控矽,第二代為大功率晶體管或場效應管,第三代為IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。

 

  大功率晶體管或場效應管開關速度比可控矽要高一個數量級,而IGBT功率器件電流容量和速率又比大功率晶體管或場效應管大得多和快的多,使功率變換電路的工作頻率高達50kHz。

 

  應用新工藝器件,並采用柔性切換技術,來解決由於切換損耗導致的高頻限製,實現UPS電源高頻化。變換電路頻率的提高,使得用於濾波的電感、電容以及噪音、體積等大為減少,使UPS效率、動態響應特性和控製精度等大為提高。

 

  (2)冗餘並聯化:在一台電子設備中,91香蕉视频污可以把控製電路集中起來作為一個獨立的可插拔的模塊,也可以把功率變換部分集中在一個結構中做為一個可熱插拔的模塊,同樣,在一個配置有多種(台)設備的供電係統中,91香蕉视频污版也可以把每種(台)設備看做一個模塊,在冗餘熱備份配置的情況下,同樣可以做到故障後進行熱插拔修複。當代的技術先進的UPS都具備直接並機功能,如果把這樣的UPS兩台冗餘並聯起來,並使兩台輸出的總容量大於等於負載容量的二倍,當其中一台發生故障時,另一台可承擔全部負載容量而保持係統繼續正常運行,已故障的一台可脫機修複。這無異於把係統的等效平均修複時間降到接近於零,隻有兩台UPS同時發生故障時,係統才停止運行,而這種幾率是很小的。

 

  (3)數字化:數字控製已成為新型UPS控製技術發展的主流,數字控製器具有精度高,抗*能力強,易於實現對UPS的

 

  檢測、故障診斷和隔離,易於實現遙控遙測,實現多台UPS的並聯和熱插拔,易於實現對蓄電池的監控和管理。采用數字控製技術、數據采集技術、信號處理技術、電源管理技術、網絡通信技術、計算機硬件及軟件技術來實現的電源實現了人機完美結合。

 

  (4)可靠化:對於使用者來說,要求UPS具有足夠的輸出能力及可靠性,否則就會影響負載的運行,甚至構成新的故障源。

 

  采用先進的工藝封裝技術、高度的集成化技術、運用高品質的元器件和原材料,不斷提高UPS電源的可靠性和可用性,力爭可用性A為0.9999999,也就是說,一年之中允許停機時間≤3s。這些數據才是用戶真正需要的結果。

 

  (5)智能化:微處理器在UPS上的應用,過去隻在大、中型UPS上采用,但近年來已逐漸向小型、微型UPS方麵發展,其帶

 

  來的結果是UPS的智能化發展,包括控製、檢測和通信。UPS逐漸由計算機來進行管理,並且計算機及外設能“自主”應付一些可能預見到的問題,能進行自動管理和調整,如自動關閉宿主計算機的操作係統並關閉其電源,定時開關UPS本身等,並能將有關信號通過網絡傳遞給操作係統或網絡管理員,便於進行遠程管理。真正的做到計算機集中監控代替人力職守,又計算機的智能化實現人們的“傻瓜操作”。

 

  (6)綠色化:各種用電設備及電源裝置產生的諧波電流嚴重汙染電網,隨著各種政策法規的出台,對無汙染的綠色電源裝置的呼聲越來越高。UPS除加裝高效輸入濾波器外,還應在電網輸入端采用功率因數校正技術,這樣既可消除本身由於整流濾波電路產生的諧波電流,又可補償輸人功率因數。整流器使用IGBT技術,可將輸入功率因數提高到接近於一,對電網的汙染已降到了近似阻性負載的水平。另外,高頻脈寬調製技術、多脈衝整流技術、電磁屏蔽和濾波技術、廣義的軟開關技術、串並聯補償技術等技術也是實現UPS綠色化的有效途徑。

 

  (7)經濟化:低成本高性能的高頻機也將在一段時間之後成為市場的主流機型。該種機型UPS是在上述未來主流機型基

 

  礎上省去了輸出隔離變壓器,大大節省了成本,大約為上述機型的60%,極具市場競爭力。缺點是目前該種技術不夠成熟,可靠性較低。但是,隨著技術水平的提高,可靠性將會大大增強,相信不久的將來,該種機型將成為未來UPS的新型主流機型。

 

  3如何選配UPS

 

  一台UPS至少可以使用3年以上。用戶在挑選UPS電源時,應根據自己的要求來確定挑選標準,選擇最適合自己身業務需求的UPS,而不是最便宜或最高檔的。

 

  (1)使用者對UPS的各項指標應有一個全麵清晰的了解,這是正確合理選配UPS的必要條件。UPS(確實)是一種含有儲能裝置(蓄電池)和控製電路,以逆變器為主要組成部分的恒壓裝置。它的主要作用是當用電設備遇到外部供電係統發生中斷或超出要求範圍時,能不問斷地為用電設備提供穩定、幹淨、高品質的電源環境。(目前按其設計原理與工作方式可分離線式、在線式和在線互動式三種,)用戶應充分了解各類UPS的技術參數、電氣性能和適用範圍,並根據自身負載的特點合理選配UPS。

 

  (2)在關注性能價格比的同時,首先要關注UPS的輸出能力和可靠性、UPS對電網的適應能力、UPS的常規輸出性能指標,特別要注意所采購UPS是否能夠達到國家已經出台的UPS生產製造規範。

 

  (3)因為電池的采購要占UPS采購成本不小的一部分,電池的運行狀況、使用壽命直接影響到UPS功能的發揮,所以要選購具有電池智能化管理技術的UPS。

 

  (4)要選購具有功率因素校正技術、電流諧波抑製技術、電磁兼容設計技術、靜音設計技術的UPS。

 

  (5)盡量選用知名企業的名牌UPS產品。因為這些企業不僅具有檢測設備齊全、先進、能夠保證產品質量的能力,而且還具有服務意識強,能主動為用戶提供售前、售中、售後的全程式服務,對用戶信息響應速度快的特點。

 

  為確保UPS係統安全可靠的運行,在選用UPS時,還應考慮其防雷擊和防浪湧的能力、過載能力、帶負載能力、可維護能力、可管理能力等因素。總之,UPS確實是供電係統的核心設備,如何選擇、配置UPS,對用戶至關重要,應盡力選擇、配置性價比高的UPS,確保自己設備安全、可靠的不間斷供電。



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