各種類型UPS系統的實際應用分析

　　隨著時間的推移，業內的UPS產品類型逐漸增多。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，深入分析每種系統的實際應用，并列出各種系統的優缺點。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)，一旦主電源出現故障，就會切換到電池/逆變器作為備用電源。一旦發生這種情況，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故障時才啟動，因此稱作“后備式”。這種設計的主要優點是效率高、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，這些系統還可以提供適當的噪聲過濾和浪涌抑制功能。

　　在線互動式UPS

　　在線互動式UPS是用于小企業、網站、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，并降低了轉換瞬態過電壓。

　　后備式-鐵磁共振UPS

　　后備式-鐵磁共振UPS曾經是功率范圍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生嚴重的輸出電壓失真和瞬態過電壓，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生大量的熱量。

　　另外，這些變壓器比常規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故障時，無需時間進行在線運行狀態轉換。

　　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產生干擾或導致備用發電機發生故障。

　　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。在交流電源出現故障或受到干擾的情況下，這種設計所表現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。