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电源:UPS的性能分类与标准化UPS系统结构

来源:山特后备式UPS电源    发布时间:2024-12-22 04:36:18
详细介绍

  ,其基本功能是当市电电源出现故障时,不间断地为用户设备提供符合相关规定的交流电源。当市电电源停电时,将转换为由蓄电池供电的工作方式,在规定时间内向用户设备供电。当市电电源较长时间停电时,需要由备用发电机组供电,继续不间断地为负载供电。此外,在市电正常的情况下,UPS将市电电源进行适当的变换和调节,从而抑制市电电源的各种干扰;为负载提供高质量的交流电源。因此,UPS还具有改善市电质量的功能。

  UPS的负载是被视为关键性的或重点保护的设备。这些关键性负载包括数据处理、计算机和通信系统之类的设备等等。 为满足多种类型的负载对供电连续性和供电质量发展要求,现已开发出功率范围从不足百瓦至数兆瓦的各种型式的静态UPS。

  “离线UPS(off line UPS)”,其本来的含义是:逆变器在一般的情况下,不向负载供电,而是由市电电源向负载供电。只有当市电交流输入电压超出允差时,逆变器才向负载供电。然而,术语“离线(off-line)”也有“不在市电电源上(not-on-the-mains)”之意,即一般的情况下市电不向负载供电。而实际上,在一般的情况下,负载是由市电电源供电的。为避免这种定义的混淆,IEC62040-3明白准确地提出,不使用“离线UPS(off line UPS)”这一术语,而使用“冷备用UPS(passive standby UPS)”术语。

  “在线UPS(on line UPS)”,意思是不论市电交流输入电源情况如何,负载始终由逆变器供电。但是,术语“在线(on-line)”也能够理解为在市电电源上(on-the-mains),即负载由市电供电(这与真实的情况相反)。为避免定义的混淆,IEC62040-3明白准确地提出,应避开使用 “在线UPS”这一术语,而只使用“双变换UPS”术语。

  针对这样的一种情况,IEC62040-3 除了废除不科学、不适当的老的UPS名称、规定了新的UPS名称外,还提出了UPS 按的方法。这个分类方法基于UPS输出电压和输出频率与UPS 输入电源的参数的关系,提出了UPS 性能分类代码。按性能分类的目的是提供一个共同的基础,使用户可以在相同条件下,对额定功率相近的不同厂家的UPS产品做比较。

  符合IEC62040-3国际标准的UPS将由厂家按规定进行性能分类代码的标识。用户一般应避免采用未标识性能分类代码的UPS产品。

  我国国标GB7260 已等效采用IEC62040-3国际标准,今后国产UPS 产品也应标识UPS 性能分类代码。在进行UPS 选型时应注意选用已标识UPS 性能分类代码的UPS。

  本文阐述IEC62040-3(和GB7260)规定的UPS 的性能分类方法和标准化的UPS 系统结构。并介绍高可用度的并联冗余UPS 和分布冗余UPS。

  UPS 性能分类代码由三部分所组成。(例如 VFI-SS-123 ,这是分类代码的一个例子)

  最前面的三个字符规定在正常工作方式下的电源质量。表示UPS输出电压和频率与交流输入电源(市电)电压和频率的关系。

  中间的两个字符规定在正常工作方式(包括暂时的静态旁路工作)和储能方式下的输出电压波形。表示是正弦波或非正弦波。

  最后三个字符规定在不同条件下UPS瞬态输出电压性能。表示是不是满足标准规定的瞬态电压性能。

  以下各选项均表示在正常工作方式下的电源质量。可以为VFI,VFD,VI。

   VFD: 表示这种UPS的输出取决于与市电电源的电压和频率变化。

   VI: 表示这种UPS的输出(频率)取决于市电电源的频率变化。输出电压与市电电压无关

   S: 表示在所有线性和基准非线性负载条件下,输出波形均为正弦波,其总谐波失线 。

   X: 表示在线性负载条件下,输出波形均为正弦波(与S相同),在非线性负载条件下(如果超过规定的极限),其总谐波失线 。

  第二个字符表示在正常/储能方式下,带线性阶跃负载时的输出电压瞬态性能(最不利的情况) 。可以为1,2,3。

  第三个字符表示正常/储能方式下,带基准非线性阶跃负载时的输出电压瞬态性能(最不利的情况) 。可以为1,2,3。

   1: 表示瞬态电压 图 1 的1类输出动态性能数据(无中断或无零电压出现)。

   2: 表示瞬态电压 图2 的2类输出动态性能数据(输出电压为零持续1ms)。

   3: 表示瞬态电压 图3 的3类输出动态性能数据(输出电压为零持续10ms)。

  VI (UPS的输出(频率)取决于市电电源的频率变化。输出电压与市电电压无关)

  然而,实际上,UPS按性能分类的VFI、VI、VFD与按UPS内部电路结构分类的双变换、市电交互、冷备用单机UPS系统是紧密关联的。

  UPS性能分类代码表示的是UPS输出电压和频率与市电电源的关系、输出波形和动态性能,这些性能和功能指标都是与UPS单机系统结构有关的。

  性能分类代码VFI-SS-111表示UPS输出电压和频率与市电电压、频率无关。要达到这个要求,必须在正常方式下,通过直流中间环节再生一个交流电源。这种UPS技术就是双变换UPS,它也能满足对正弦波输出波形和1类输出动态性能(图1)的要求。

  性能分类代码VI-SX-122表示UPS输出电压与市电电源电压无关,但输出频率与市电频率有关。

  这种UPS技术就是市电交互UPS。其输出电压能调节到某个极限内,可以认为UPS 输出与市电电压无关,但输出频率取决于市电频率。这种UPS在正常方式下不需要直流中间环节。这种UPS在工作方式转换时不能够满足1类输出动态性能的要求,只能满足输出2类动态性能(图2)的要求。