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科華ups不間斷電源YTR1103L-J規格

科華UPS電源新思路與高頻開關電源式UPS (上)！

     電腦選用UPS的原因是市電不是安穩的,它存在著許多電能質量問題,例如電壓浪涌、高壓尖脈沖、暫態過電壓、電壓下陷、線路噪聲、頻率偏移、繼續低電壓、供電中止等。市電的這些質量問題既或許引起電腦的鍵盤鎖定、硬件老化等相對較輕的不良影響,也或許導致數據*丟失或主板燒毀等較大的事故。而UPS能夠提高市電質量,使電腦與市電電源阻隔,以消除攪擾和市電中高壓尖脈沖與暫態過電壓的影響,當市電停電時利用蓄電池能夠向電腦供給一段時間的電能,保護電腦安穩可靠地運轉。因此電腦離不開UPS,UPS也離不開電腦。前期是電腦的使用促進了UPS的誕生,后期是UPS的使用又促進了電腦的遍及與開展。

UPS有溝通UPS和直流UPS兩種。從供電可靠性、安全性和運轉功率來說,直流UPS比溝通UPS具有更多的優點,比如電路簡略、所用器材少、本錢低價、功耗小、體積分量小、可靠性高、制作容易、保護便利等。但直流UPS也有一些缺陷,例如不能通過輸入變壓器向負載供電,不能供給溝通電能,穩壓和變壓困難,負載不能與市電阻隔等。一起又因為前史原因和傳統觀念的影響,當時使用較多的仍然是溝通UPS。

1 當時溝通UPS的種類與典型電路框圖

2009年,在《UPS使用》的組織發動下,進行了一場工頻與高頻UPS的大辯論,結果是高頻UPS獲勝。工頻UPS失敗的原因是:SCR多相相控整流是一個時滯環節,無法完成輸出電壓的快速調節,并會導致市電電網電壓畸變,對市電攪擾大,輸入功率因數低、功率低、體積分量大,直流電壓調節為非線性,對市電電壓動搖習慣能力差,不能數控等而被淘汰。此后,因為選用平衡電感24相自耦變壓工頻整流器和選用自耦變壓器的多相工頻整流與 U d -PWM操控的研制成功,使工頻UPS的功用*趕上了高頻UPS,可是高頻UPS的開關損耗要大8～33倍[視高頻UPS的開關頻率(10～20)kHz,與工頻UPS整流器的相數(12～24相)而定],這又促進高頻UPS開關研制出了SPWM節能操控與軟開關技術的使用,而SPWM節能操控又促進高頻UPS的輸出逆變器選用了中性點構成變壓器NFT的使用,把高頻UPS的開關損耗減小了50%以上。至此工頻與高頻UPS的功用已經基本相同,并達到了相當高的水平(市電輸入功率因數PF都達到了0.999,對市電電壓動搖的習慣能力都達到了±30%,整機功率都達到了94%,體積分量兩者基本相同)。工頻與高頻UPS的典型電路框圖如圖1所示,其間圖(a)為高頻UPS的典型電路框圖，圖(b)為工頻UPS的典型電路框圖，圖(c)為高頻或工頻UPS選用節能操控時逆變器選用中性點構成變壓器NFT輸出的電路框圖。

跟著電腦使用范疇的增多,各個范疇又都各有自己的特色,因此對溝通UPS的要求也各不相同,而作為公共設備的溝通UPS則有必要具備所有這些功用。一起,即使對同一個范疇,因為不斷開展的需要,對UPS的要求也越來越多,這就使溝通UPS的電路越來越復雜,所用器材越來越多、本錢越來越高、維修保養越來越復雜、可靠性越來越差。

為了提高UPS的可靠性,又需要增多各種保護電路,或采用冗余并聯工作方式。這種滾雪球式的發展方式導致交流UPS的生產維護技術的難度和銷售價格指數增加,使一般中小型用戶難以承受,嚴重影響了交流UPS的進一步推廣應用。當這種矛盾發展到一定程度時,必然會引發一場UPS的技術改革。

前面已經說過,由于當前交流UPS的性能指標已經達到了相當高的水平,同時電路的復雜程度,也已經達到了極限,所以再想用UPS本身的技術提高其性能,例如減小損耗提高效率,已經沒有多少空間了,必須另想出路,這個出路就是利用負載側電腦自身的高頻開關電源成UPS。

2 當前電腦的性能與開關電源的典型電路框圖

當前的電腦性能比20年前又有了顯著的提高,當市電突然斷電時可以延緩關機,使機內的數據和信息不再丟失,即使不用UPS,也不會使電腦遭到破壞。電腦的用電量也大大減少。箱式分體電腦的耗電量已經降到了250～300W,筆記本式電腦與由筆記本演化出來的一體式電腦的耗電量只有120W。電腦中的直流電源已經全部采用了高頻開關電源。高頻開關電源出現于20世紀50年代,到70年代開始20kHz革命,90年代革命成功,這是直流穩壓電源發展*的一個巨大的飛躍,到20世紀末開關電源技術已經成熟,并在電腦電源上得到了普遍應用。電腦的供電型式也得到了進步,例如筆記本電腦,采用了內部鋰電池與外部適配器聯合供電方式,形成了一個簡單有效的單體機UPS供電方式。這就為本文前面提出的利用電腦自身的高頻開關電源制成UPS創造了條件。

為了減小低壓大電流時線路壓降、減小電源故障的影響范圍,提高供電的可靠性,一般在小型電腦中都采用了高頻開關電源,具體電路可能不*相同,但其基本結構與組成是大致一樣的,其典型電路框圖如圖2所示。它主要由抗干擾濾波器、高頻整流器(PFC)和電容平滑濾波器三種電路組成的市電側整流濾波器,以及由PWM高頻逆變器、高頻穩壓隔離變壓器、高頻整流器、高頻濾波及控制電路組成的高頻DC/DC變換器兩大部分組成的,輸出低壓直流電壓為± U 01 =±12V;± U 02 =±5V;± U 03 =±3V,供電腦內部電路使用。允許輸入市電電壓的變化范圍為165～270V,輸出電壓的穩定度為0.6%～1%。同時由圖2也可以看出,高頻開關電源的電能變換程式與圖1所示的工頻與高頻交流UPS是基本相同的,這也為用高頻開關電源制成UPS的新思路打下了基礎。

3 交流UPS的供電方式及存在的缺點

交流UPS包括工頻UPS與高頻UPS兩種機型,用市電對電腦供電的典型方式多采用集中供電方式。以圖3所示的高頻UPS為例,用圖1及圖2可以畫出它的集中供電方式如圖4所示。仔細地對這種集中供電方式進行分析可以發現,它存在有很多的缺點:

科華ups不間斷電源YTR1103L-J規格

①前面已經說過,高頻開關電源對電能的變換方式與高頻UPS對電能的變換方式是相同的,因此這種UPS集中供電方式使電能的變換次數增多了一倍,所以滿載開關損耗也增加了一倍,使整個供電系統的效率下降。同時還需要的場地與專人進行維護。假定高頻UPS的效率為 η UPS ，高頻開關電源的效率為 η S ，則整個供電系統的效率為η ,則

η = η UPS · η S

②增大了對市電電源的污染和干擾,假定高頻UPS的污染和干擾為d UPS ,開關電源的污染和干擾為d S ,則整個系統的污染和干擾為d,則

d=d UPS ·d S

③可以使系統的負載減小,假定高頻UPS的負載率為a UPS ,高頻開關電源的負載率為a S ,則整個供電系統的負載率為a,則

a=a UPS ·a S

系統負載率的減小可以使供電系統的效率下降,如圖5所示,也可以是市電輸入電流的THDi增大,如圖6所示,因此對市電的污染程度也增大了。

④使供電系統的可靠性下降,假定高頻UPS的可靠性為b UPS ,高頻開關電源的可靠性為b S ,則整個供電系統的可靠性為b,則

b=b UPS ·b S

⑤使供電系統的投資費和維修費增大,假定高頻UPS的投資費和維修費為c UPS ,高頻開關電源的投資費和維修費為c S ,則整個供電系統的投資費和維修費為c,則

c=c UPS ·c S

⑥使用不方便,不利于供電系統的配電安裝。

因為真正需要用UPS供電的電氣設備如電腦等,所占的比例不太多,而不需要UPS供電的電氣設備所占的比例卻很多。如果把這些設備混合用UPS集中供電,將會造成投資浪費,如果把兩者分開,分別用UPS與市電供電,將會使配電安裝困難,使用也很不方便。

⑦一旦高頻UPS出問題或進行維修,所有電氣設備就得不到UPS供電,同時集中供電還存在“零地電壓”問題。

⑧為了增大供電系統的可靠性,又要采用多臺UPS冗余并聯供電,這樣雖然增加了可靠性,但也增加了投資,降低了負載率,增加了運行損耗,降低了效率,很不經濟。

⑨占地面積大,鉛酸蓄電池也對環境有污染。

⑩高頻UPS的開關頻率目前只能達到20kHz,進一步高頻化甚為困難。

當前大功率高頻UPS尚不便采用容量密度高、單位體積電壓高、不含鎘、鉛、汞,沒有污染的鋰電池。

前面已經說過,當前大功率交流UPS隨著應用領域的增多,使用性能的擴展和*功能的增多,使電路越來越復雜,售價越來越高,同時它的這種集中供電方式又存在著較多的缺點,因此必然會引起一場希望改變這種現狀的UPS改革,并找出一種經濟實惠、使用靈活方便的UPS供電方式。

4 UPS的改革與自主分散供電方式

UPS改革的目的有兩個:一是把UPS的功能從交流UPS移到電腦的高頻開關電源上;二是將傳統的UPS集中供電方式改變成自主分散供電方式。

當前實現這兩個改革目標的依據,是基于以下三項技術成就:

①當前電腦用的高頻開關電源電路,已經具備了除不能實現當市電中斷時可以獨立地繼續向電腦進行直流供電的功能之外(因為在高頻開關電源中,沒有接入儲能蓄電池組),已具備了UPS的所有功能。例如用圖2所示的由抗干擾濾波器、高頻整流器(PFC)、PWM高頻逆變器、高頻變壓器和高頻整流器組成的高頻開關電源的電路框圖,與圖3所示的高頻UPS電路進行比較可以發現,它們的電路組成、電能變換流程和變換方式是*相同的,因此它們所具有的相應功能也是相同的。即電腦中的高頻開關電源也具備了UPS的功能。只要在高頻整流器(PFC)與PWM高頻逆變器之間接入一組儲能蓄電池,就可以構成一個性能優良的高頻UPS。

②由于當前電腦性能的提高和技術的進步,用電量大大降低,例如一體式電腦的耗電量已經降到120W,因此電腦的高頻開關電源式UPS,可以采用容量密度高、單位體積電壓高、不含鎘、鉛、汞,污染小、壽命長、不需要維護的鋰離子電池。

 科華UPS不間斷電源保養常識！

即使UPS沒有和市電連接，它的電源輸出插座仍有220V電壓。
　　
　　為了降低負載設備接地不良而引起的電擊危險，在安裝計算機接口信號線時，應將交流輸入電源斷開，只有在連接了全部信號接頭后才能接上電源。
　　
　　將UPS接到帶地線的交流輸入電源上必須帶有適當的支路保護器（斷路器），接到任何其它型號插座上都可能導致電擊傷害。
　　
　　充電線或電源線若需要換，請向本公司服務站或經銷商購買原材料，以避免因容量不足而造成發熱或打火，引起火災。
　　
　　不能用火對電池或電池組進行處理，否則會爆炸傷人。
　　
　　勿將電池打開或損壞，溢出的電解液具有很強的毒性，對人體有害。
　　
　　請避免電池正負極短路，否則會導致電擊或著火。
　　
　　請勿自行打開科華UPS機殼，有觸電危險。
　　
　　不要觸摸電池連接端子。電池回路與輸入電壓回路不隔離，在電池端子與地間會有高壓危險。
　　
　　不宜接吹風機，電熱器之類的電器設備，以確保機器的安全。
　　
　　【注意】
　　
　　UPS內有高壓，為避免傷及人身安全，如有任何問題請咨詢經銷商專業人員。
　　
　　勿嘗試維修科華UPS電源，UPS不含有任何用戶可能維護的部件且這臺UPS包含有潛在的危險電壓，維修只能由經過工廠培訓的合格維修人員進行，用戶維修或自行改裝，則將被取消保修資格。
　　
　　安裝注意事項
　　
　　放置UPS的區域必須有良好通風，遠離水，可燃氣體和腐蝕劑。
　　
　　不宜測放，應保持前面板下面端進風孔﹨后蓋板風扇出風孔和箱體側面進風風孔通暢。
　　
　　UPS周圍環境溫度應保持在0℃—40℃之間。
　　
　　機器若是在低溫下拆裝使用，可能會有水滴凝結現象，一定要等待機器內外*干燥后才可安裝使用，否則有電擊危險。
　　
　　請將UPS在市電輸入插座附近，以便緊急情況時拔掉市電輸入插頭，切斷電源。
　　
　　【注意】
　　
　　負載與UPS連接時，須先關閉負載，再接線，然后再逐個打開負載。
　　
　　將UPS接到的帶有過電流保護裝置的插座上。
　　
　　所用電源插座應連接保護地端。
　　
　　無論輸入電源線是否插入市電插座，UPS輸出都可能帶電，關閉UPS并不能保證機內部件不帶電。如果要使UPS無輸出，須先關掉開關，再取消市電供應。
　　
　　需接電動機、顯示器、激光打印機等電感性負載時，因其運行啟動功率過大，選擇UPS時，容量要以啟動功率來計算。啟動功率一般取額定功率的兩倍。
　　
　　若接發電機，需按以下步驟進行：
　　
　　啟動發電機，待其運行穩定后將發電機的確輸出電源接到UPS，輸入端（此時要確定UPS為空載），然后按開機程序啟動UPS，UPS啟動后，再逐個連入負載（建議以UPS兩倍容量來選擇發電機容量）。
　　
　　維護與保養
　　
　　標準機型的電池為閥式調節、低維護型、只需經常保持充電以獲得期望壽命。UPS在同市電連接時，不管開機與否，始終向電池充電，并且提供過充、過放電保護功能
　　
　　如果長期不使用UPS，建議每隔四到六個月充電一次。
　　
　　正常情況下，電池使用壽命為三到五年，如果發現狀況不佳，則必須提早更換。更換電池時，必須由專業人員執行。
　　
　　電池不宜個別更換，整體更換時應遵守電池供應商的指示。
　　
　　正常時，電池每四到六個月充、放電一次，放電至關機后充電，且標準機充電時間不得少于12小時。
　　
　　在高溫地區，電池每隔兩個月充、放電一次，標準機充電每次不得少于12小時。
　　
　　【注意】
　　
　　更換電池以前須關閉UPS并脫離市電。
　　
　　脫下如戒指、手表之類的金屬物品。
　　
　　使用帶絕緣手柄的螺絲刀，不要將工具或其它金屬物放在電池上。
　　
　　連接電池線時，在接頭處出現細小火花屬正?，F象，不會對人身安全及UPS造成危害。
　　
　　千萬不可將電池正負極短接或反接。