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关于在线互动式UPS技术问答

来源:www.cnxtak.com     时间:2014-11-08    浏览数:
UPS诞生于上一个世纪的60年代,不过当时的UPS只是带有庞大飞轮的电动发电机,当市电停电时,借助于飞轮的惯性带动发电机将供电时间延长几秒钟,使计算机将现场保留下来;由于上述方法不但笨重而且转换效率低,于是就采用了直流电动机带发...

1 在线互动式UPS出现前,UPS的发展过程是怎样的?


答:UPS诞生于上一个世纪的60年代,不过当时的UPS只是带有庞大飞轮的电动发电机,当市电停电时,借助于飞轮的惯性带动发电机将供电时间延长几秒钟,使计算机将现场保留下来;由于上述方法不但笨重而且转换效率低,于是就采用了直流电动机带发电机的方法:将市电整流成直流给电池组充电,同时带动直流电动机-交流发电机组。市电停电时,电池组继续带动直流电动机-交流发电机组旋转,给负载供电,电池容量的大小决定了后备供电时间的长短;晶体管的出现又将UPS由直流电动机-交流发电机组扩展为静止变换式,这就是目前应用最广的传统双变换UPS。此二者虽然是一静一动,但作用原理却一样:前面都有一个整流器作为第一次变换,不同之处只是后面的逆变器,一个是由半导体器件构成的静止变换器,一个是由直流电动机-交流发电机组构成的动态变换器。几十年来这种电路的主体思想和结构为人类的科学技术提供了可靠的供电保证,作出了重大的贡献。


事物总是在不断发展的。其原因是随着科学技术的发展和人们认识的深化,原来的事物在实践中暴露出的缺陷被人们所感知,这就产生了对其改善的愿望。UPS也是这样,随着应用范围的扩大和供电容量的增加,传统双变换UPS缺点就逐渐暴露出来了,比如,不管市电是否稳定和负载功率是否需要大幅度调整,该UPS都要给予100%的调整,从而降低了UPS系统的效率,由于效率是与器件的可靠性及成本紧密相关的,因此提高系统效率的呼声已越来越高;又如,那时传统双变换UPS的输入整流器使UPS的输入功率因数大都只有0.7~0.8,输入端的谐波电流高达30%~50%,对输入市电电网的干扰很大,破坏了其它用户的用电条件,已形成了公害;又如带载和过载能力、电流峰值系数等指标都亟待提高,然而这种UPS的电路结构已决定了它发展的局限性,尽管生产厂家进行了各方面的努力,除了增加一些其它功能(这些功能也是发展中必不可少的)外,对上述几个硬指标仍没有全面的解决办法,因此人们也就习惯了这种现状。所以该类UPS的市场占有率一直平平安安且稳定不衰。




2 在线互动式的出现带来了哪些影响?


答:这主要指小功率(≤5kVA)UPS。


1995年8月,在线互动式UPS的引入,犹如向平静的水面上抛去了一个石子,打破了传统双变换UPS市场的宁静。这种在线互动式UPS只用了一个既有充电功能又有逆变功能的双向变换器就完成了向负载不间断供电的任务,系统效率比当时的传统在线式提高了近10个百分点!电流峰值系数也由原来的
3 ∶1 提高到
5∶1,提高了带非线性负载的能力,加之先进的结构和软件性能以及价格的优势,很快就在原来传统双变换UPS的市场内占据了一席之地。这个新生事物的出现引起了一些争论。




争论的焦点是什么?


答:争论的焦点很明显:就是争夺市场份额。其表现方式则是从否定它的技术指标着手,大概情况是这样的:


(1)
说它的输出电压精度不高,影响计算机工作在线互动式UPS的输出电压精度一般给出值是≤±5%~±12%,而传统双变换在线式UPS的输出电压精度一般给出值是±1%~±2%。


当时以“网络保护神”面目出现的在线互动式UPS,主要是为计算机设计的,而计算机对输入电压变化的适应范围是±20%。换言之,计算机输入电压变化±20%
时仍能正常工作,  因此±12%的稳压精度已足够了,再高也显示不出优越性。正像一级路面和三级路面对于一辆坦克来说其效果是一样的,所以这个指标不足为虑。


(2) 说它有2~4
ms切换时间,影响计算机工作这一观点的根据是传统双变换在线式UPS的切换时间是0。实际情况是:计算机内部电源采用的都是直接整流后电容滤波的非线性工作方式,正常工作时从UPS吸取的是脉冲电流,而且一个周期20ms内就有10ms以上与输入电压是断开的,因此2~4ms的切换时间,计算机毫无感觉。当时美国的IBM公司和HP公司的实验也完全证明:即使市电断电,计算机的本机电源仍可支撑满负载工作50~60ms;那时国内市场上的一种销量相当大的后备式UPS,其切换时间就是45ms!


(3) 说输出电压频率不稳,影响计算机工作这样说的根据是:传统双变换在线式UPS的输出电压频率稳定度优于0.1%。这个论点本身就是误解,因为:



一般UPS允许的输入电压频率(也是计算机允许的)范围是50Hz±(2.5~3.0)Hz,即(5~6)%,当UPS过载或短路由旁路给负载供电时就是这个频率,也就是说,负载在输入电压频率为50Hz±(2.5~3.0)Hz时仍能正常工作。



当输入电压频率超出上述范围时,UPS改为电池供电,输出标准频率50Hz。这时传统双变换在线式和在线互动式UPS是平等的。而所有UPS说明书上所指的频率稳定度指标就是指在电池供电情况下获得的。



在线式UPS为了实现0切换,要求其输出电压不但频率和输入电压相同,而且在相位上也要保持精密地跟踪,就是说在50Hz±(2.5~3.0)Hz范围内,传统双变换在线式UPS输出电压的频率也是不稳的,是随输入电压频率而变化的。




争论的结果如何?


答:通过争论,澄清了概念,使人们认清了在线互动式UPS的常规指标虽然不如传统双变换在线式那样精确,但由于计算机内部电源固有特性覆盖的范围很大,使传统双变换在线式UPS和在线互动式UPS显示出相同的效果,因此这次争论导致了下面的结果:


①在线互动式UPS销量迅速增大,不到5年就占据了全国第一位。


②原来攻方的不少厂家也增加了在线互动式UPS的系列品种。


③传统双变换在线式UPS厂家意识到提高效率的重要性,增加了ECO运行方式,即当市电稳定在某一范围时,由旁路直接向负载供电。这样一来又走到了另一个极端:由原来对负载功率100%的调整变成了100%的不调整。

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