各種類型UPS系統(tǒng)的實際應用分析

　　隨著時間的推移，業(yè)內的UPS產(chǎn)品類型逐漸增多。不同類型的UPS適合不同的用途，沒有一種類型的UPS適合所有的應用領域。

　　現(xiàn)在，APC白皮書對于每種UPS類型都給出了明確的定義，深入分析每種系統(tǒng)的實際應用，并列出各種系統(tǒng)的優(yōu)缺點。借助于這些信息，您可以做出明智的決策，選擇適合自己需要的UPS拓撲結構。

　　UPS類型

　　·后備式

　　·在線互動式

　　·后備式-鐵磁共振

　　·雙轉換在線式

　　·Delta轉換在線式

　　后備式UPS

　　后備式UPS是用于個人計算機的最常見的類型。在圖1所示的結構圖中，轉換開關設置為選擇濾波后的交流輸入作為主電源(實線路徑)，一旦主電源出現(xiàn)故障，就會切換到電池/逆變器作為備用電源。一旦發(fā)生這種情況，轉換開關必須進行操作，將負載切換到電池/逆變器備用電源上(虛線路徑)。逆變器只在電源出現(xiàn)故障時才啟動，因此稱作“后備式”。這種設計的主要優(yōu)點是效率高、尺寸小和成本低。如果采用適宜的濾波電路和浪涌保護電路，這些系統(tǒng)還可以提供適當?shù)脑肼曔^濾和浪涌抑制功能。

　　在線互動式UPS

　　在線互動式UPS是用于小企業(yè)、網(wǎng)站、部門服務器的最常見的設計。在此設計方案中，電池到交流電源的轉換器(逆變器)始終連接到UPS的輸出端。如果在輸入交流電源正常時反向操作逆變器，就會給電池充電。

　　一旦輸入電源出現(xiàn)故障，轉換開關就會打開，并通過電池向UPS輸出端供電。與后備式UPS拓撲結構相比，由于逆變器始終打開且與輸出端保持連接，這種設計進一步增強了濾波效果，并降低了轉換瞬態(tài)過電壓。

　　后備式-鐵磁共振UPS

　　后備式-鐵磁共振UPS曾經(jīng)是功率范圍3-15kVA的應用領域中使用最廣泛的UPS類型。此設計依賴于一個特殊的飽和變壓器，該變壓器具有三個線圈(電源連接)。主電源路徑通過交流輸入電源、轉換開關和變壓器，最后連接輸出端。當電源出現(xiàn)故障時，轉換開關將打開，逆變器將向輸出負載供電。

　　在后備式-鐵磁共振設計方案中，逆變器處于后備式模式，當輸入電源出現(xiàn)故障且轉換開關打開時，逆變器才被激活。這種變壓器具有特殊的“鐵磁共振”功能，它能夠提供有限的電壓調節(jié)和輸出波形“修整”功能。鐵磁共振變壓器提供的對交流電源瞬態(tài)過電壓的保護與任何濾波器一樣，甚至更好。但鐵磁共振變壓器本身會產(chǎn)生嚴重的輸出電壓失真和瞬態(tài)過電壓，這可能造成比交流電源連接不當更嚴重的后果。即使這種UPS被設計為后備式UPS，鐵磁共振變壓器也會由于其本身的低效率而產(chǎn)生大量的熱量。

　　另外，這些變壓器比常規(guī)的隔離變壓器體積大，因此后備式-鐵磁共振UPS通常非常龐大和笨重。　　雙轉換在線式UPS

　　這是10kVA以上功率范圍的電源最常用的UPS類型，除了主電源路徑是逆變器(而非交流主電源)外，其余與后備式設計相同。

　　在雙轉換在線式設計中，輸入交流電發(fā)生故障并不會激活轉換開關，因為輸入交流電一直在給備用電池充電，而由備用電池向輸出逆變器供電。所以，在輸入交流電源出現(xiàn)故障時，無需時間進行在線運行狀態(tài)轉換。

　　在這一設計中，電池充電器和逆變器將轉換全部的負載功率，并由于產(chǎn)生了更多的熱量而導致效率降低。

　　這種UPS提供了非常理想的供電輸出性能。這一設計的可靠性高于其他設計，但功率部件的持續(xù)耗損降低了這種可靠性，而且在UPS的整個生命周期成本中，由于電源效率低下而消耗的電能占據(jù)了很大一部分。此外，大型電池充電器獲得的輸入電源通常是非線性的,可能對建筑供電系統(tǒng)產(chǎn)生干擾或導致備用發(fā)電機發(fā)生故障。

　　Delta轉換在線式UPS

　　這是10年前引入的技術，它克服了雙轉換在線式設計的缺點，適用于功率范圍5kVA到1.6MW的應用領域。與雙轉換在線式設計相似，Delta轉換在線式UPS始終由逆變器提供負載電壓。然而，附加的Delta轉換器也向逆變器輸出供電。在交流電源出現(xiàn)故障或受到干擾的情況下，這種設計所表現(xiàn)出的行為與雙轉換在線式設計完全相同。

　　UPS類型總結

　　下表介紹了不同UPS類型的特征。UPS的特性(如效率)是由您選擇的UPS類型決定的。由于技術應用和生產(chǎn)質量對于特性(如可靠性)的影響更大，因此，除了考慮設計特性之外，還必須對以下因素進行評估。