UPS電源的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

趙玉華 商曉嵩

摘 要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)供電系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，對(duì)電力技術(shù)的重視程度也逐漸提升。設(shè)備性能提升，供電系統(tǒng)質(zhì)量也需要提高，UPS電源作為一種新型電源系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。當(dāng)前形勢(shì)下，UPS電源在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的使用，尤其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占有重要地位?；诖?，筆者在文中對(duì)UPS電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：技術(shù)性能；逆變；供電系統(tǒng)；UPS電源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.129

0 引言

國(guó)民生活水平日益提高，社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展，使各產(chǎn)業(yè)對(duì)用電的質(zhì)量要求愈發(fā)提高，諸多特定場(chǎng)合的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程不能斷電，這就使得人們?cè)陔娫词褂蒙显絹?lái)越追求高性能、穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)電源。

1 UPS電源的技術(shù)性能

在人們對(duì)電源性能需求愈來(lái)愈高的背景下，UPS電源逐漸走進(jìn)了大眾的視野，其逆變技術(shù)、整流技術(shù)和并聯(lián)技術(shù)不僅提高了整體電路的工作效率，還提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.1 逆變技術(shù)

逆變技術(shù)在當(dāng)今電源制作大環(huán)境下已經(jīng)成為了UPS的核心技術(shù)，其主要作用是使電源工作穩(wěn)定，提高電源工作質(zhì)量。在整體設(shè)備當(dāng)中逆變器屬于核心器件，而該器材主要分為兩種結(jié)構(gòu)，一種是工頻機(jī)逆變器，另一種是高頻機(jī)逆變器，其主要作用是給用戶提供隔離電源。總的來(lái)說(shuō)，要想進(jìn)一步提升UPS電源的工作性能，其主要著眼點(diǎn)在于逆變器的升級(jí)和逆變技術(shù)的不斷進(jìn)步。

1.2 整流技術(shù)

整流技術(shù)可謂是一把“雙刃劍”，其優(yōu)勢(shì)在于應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)架構(gòu)較為成熟，控制電網(wǎng)的方法非常成熟且易于掌握，由于其設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，所以在實(shí)際生產(chǎn)生活當(dāng)中工作效率很高，且靈活性強(qiáng)。整流技術(shù)本身導(dǎo)致流過(guò)的電流較大，這樣就使電源整體功耗較大，各部件的使用壽命受到一定影響，相應(yīng)的安全性能就會(huì)降低。另一方面，電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生諸多污染，需要提供較成熟的濾波技術(shù)，以達(dá)到精確控制的目的。在多方面需求下，整流技術(shù)日趨成熟，漸漸地應(yīng)用到了大眾生活當(dāng)中，促進(jìn)了電力技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.3 并聯(lián)技術(shù)

在用電量較大，對(duì)用電有特殊要求的場(chǎng)所，一般會(huì)采用UPS電源并聯(lián)技術(shù)，比如火車站、機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院等地點(diǎn)，在用電時(shí)設(shè)備對(duì)電源有極高的要求，較大的電源容量就是其中之一。也正是在這種特定條件下，并聯(lián)技術(shù)才可以發(fā)揮主要優(yōu)勢(shì)，有效解決電路中各個(gè)支路平均電能流入等問(wèn)題。為了使UPS并聯(lián)技術(shù)發(fā)揮理想的作用，需要在應(yīng)用階段構(gòu)建一個(gè)具備容錯(cuò)能力的電力系統(tǒng)，以滿足其在輸出電壓幅值、頻率等多方面的具體要求，從而保證UPS電源運(yùn)行質(zhì)量，發(fā)揮最大功效。

2 UPS 電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于UPS電源技術(shù)要求較高，相應(yīng)地對(duì)設(shè)備搭建的條件也較為嚴(yán)苛，需要對(duì)采購(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家進(jìn)行認(rèn)真考察，以技術(shù)指標(biāo)有保證和售后服務(wù)完善為主要考察點(diǎn)。在選型過(guò)程中主要以如下幾個(gè)方面為主要參考：擴(kuò)容需求、輸出頻率范圍、機(jī)房設(shè)備的應(yīng)用需求、旁路逆變零切換以及輸入輸出電壓范圍、高頻干擾以及諧波失真以及抗浪涌突波等能力。供電有保證以后，要根據(jù)設(shè)備實(shí)際工作功率來(lái)選擇連接配線，根據(jù)負(fù)載特點(diǎn)搭建適合路徑，避免過(guò)細(xì)發(fā)熱氧化造成事故或者過(guò)粗造成浪費(fèi)，在材質(zhì)選擇方面可以鋁線或者多股銅芯線為主。

在保證高性能的前提下，還要確保在正常工作盡量延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，這也是方案制定時(shí)必須要考慮的主要因素。設(shè)備在額定功率的60%到80%的阻性負(fù)載數(shù)值來(lái)計(jì)算可知，能通過(guò)房間內(nèi)所有設(shè)備負(fù)載累加總功率容量最大值的70%到80%較為理想。由于用電特點(diǎn)不同，布線走線的方式各異，需要根據(jù)生產(chǎn)用電分為三組，分組供電優(yōu)勢(shì)諸多，比如可以通過(guò)各個(gè)支路更好地分配分擔(dān)負(fù)載功率的電能，從設(shè)計(jì)上說(shuō)整體電路有富余的通路，在設(shè)備運(yùn)行遇到故障時(shí)，可以利用富余通路加上負(fù)載，可以應(yīng)急，防止故障導(dǎo)致用電中斷，在維護(hù)管理方面較為便捷。

在實(shí)際應(yīng)用中，以廣播電視專業(yè)UPS電源設(shè)計(jì)和應(yīng)用為例，不同廣播電視節(jié)目的播出時(shí)間有差異，接入電子設(shè)備的數(shù)量不同，前后負(fù)載功率會(huì)差異較大，因此用電量迥異，屆時(shí)備用電源接入時(shí)間也相應(yīng)地長(zhǎng)短不一，所以供電系統(tǒng)在電網(wǎng)斷電后，應(yīng)啟用后備電源，對(duì)其自動(dòng)供給。隨著不斷地用電和電池放電，電能余量降低，此時(shí)應(yīng)確保電池電量?jī)?chǔ)存在一半以下，這樣可以有效延長(zhǎng)電池壽命。

3 UPS電源的連接方式及應(yīng)用

（1）單臺(tái)UPS電源能夠供給全部負(fù)載連接如1系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡(jiǎn)單；（2）總負(fù)載功率需要二臺(tái)或更多臺(tái) UPS電源供給，這種連接方式稱作并聯(lián)無(wú)備份方式；（3）二臺(tái)或二臺(tái)以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)堇镆啵撓到y(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_(tái) UPS電源的容量，任何一臺(tái) UPS電源發(fā)生故障時(shí)，其余仍能供給全部負(fù)載，這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。

4 結(jié)論

整體來(lái)講，UPS電源具備諸多核心技術(shù)，這也是應(yīng)用選型階段的主要優(yōu)勢(shì)，其不僅擁有良好的應(yīng)用前景，并且可在廣播電視專業(yè)機(jī)房、醫(yī)院的大型醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的電源供電管理上發(fā)揮其最大作用。但是在應(yīng)用過(guò)程中，操作人員還需要綜合考慮諸多問(wèn)題，結(jié)合實(shí)地考察，明確使用目的和最終需求，定期維護(hù)檢修，以確保UPS電源在工作時(shí)間內(nèi)的性能穩(wěn)定，達(dá)到持續(xù)供電的目的。

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