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电源设备UPS电源系统及产品分类


——2015.03.09


  UPS电源系统设备技术是指依托先进功率转换技术、数字控制技术、高频开关变换技术、脉宽调制技术、电磁兼容技术、冗余并机技术、智能充放电技术、网络技术、驱动技术和新工艺技术等的一门综合技术。


  一、UPS电源分类

  UPS电源已从上世纪60年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路,并且还在继续发展。目前,UPS电源一般均指静止式UPS电源,按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类,按照UPS电源功率的大小和应用领域有以下的分类方式:


  1、按照UPS功率大小分类,UPS电源系统按其应用的功率可分为:大、中、小三个分区类别。小功率UPS电源系统定义为:功率小于3kva的UPS电源产品;中等功率UPS电源系统定义为:大于等于3kva同时小于10kva的UPS电源产品;大功率UPS电源系统定义为:大于或等于10kva的UPS电源产品。


  2、按照UPS应用领域分类,UPS电源系统按其应用领域可分为:信息设备用UPS电源系统设备和工业动力用UPS电源系统设备二个大类别。第一类信息设备用UPS电源系统设备主要应用于:信息产业、IT行业、交通、金融行业、航空航天工业等计算机信息系统、通信系统、数据网络中心等的安全保护问题。第二类工业动力用UPS电源系统设备主要应用于:工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域,作为所有电力自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备,保证工业自动化动力供给的可靠性。  


  二、UPS电源发展趋势

  市场需求促进了UPS性能的不断提高,科技的进步则推动了UPS技术了不断的向前发展,使UPS向高频化、冗余并联化、 数字化、可靠化、智能化、绿色化、经济化发展。


  三、市场需求方面

  (1)大容量级别的UPS将达到9000台/每年的需要,并以10%以上速度不断增长。小机市场“火爆”,市场潜力巨大。据有关人士估计,UPS电源需求量为:93.8万台/05年,102.5万台/06年,133.4万台/07年,122.3万台/08年。


  (2)产品性能/价格比是赢得市场占有率的永恒主题。


  (3)企业要走出跨国经营,不仅要创出国际品牌,还要使品牌在跨国经营中“本土化”。要想在市场上长久发展,除提高性价比外,本土品牌的UPS电源厂家必须加大技术和研发投入,提升综合实力,还要提高服务质量,以适应市场产品深层次竞争的兼并整合状态。


  四、技术方面

  (1)高频化:第一代UPS的功率开关为可控硅,第二代为大功率晶体管或场效应管,第三代为IGBT(绝缘栅双极晶体管)。


  大功率晶体管或场效应管开关速度比可控硅要高一个数量级,而IGBT功率器件电流容量和速率又比大功率晶体管或场效应管大得多和快的多,使功率变换电路的工作频率高达50khz。


  应用新工艺器件,并采用柔性切换技术,来解决由于切换损耗导致的高频限制,实现UPS电源高频化。变换电路频率的提高,使得用于滤波的电感、电容以及噪音、体积等大为减少,使UPS效率、动态响应特性和控制精度等大为提高。


  (2)冗余并联化:在一台电子设备中,我们可以把控制电路集中起来作为一个独立的可插拔的模块,也可以把功率变换部分集中在一个结构中做为一个可热插拔的模块,同样,在一个配置有多种(台)设备的供电系统中,我们也可以把每种(台)设备看做一个模块,在冗余热备份配置的情况下,同样可以做到故障后进行热插拔修复。当代的技术先进的UPS都具备直接并机功能,如果把这样的UPS两台冗余并联起来,并使两台输出的总容量大于等于负载容量的二倍,当其中一台发生故障时,另一台可承担全部负载容量而保持系统继续正常运行,已故障的一台可脱机修复。这无异于把系统的等效平均修复时间降到接近于零,只有两台UPS同时发生故障时,系统才停止运行,而这种几率是很小的。


  (3)数字化:数字控制已成为新型UPS控制技术发展的主流,数字控制器具有精度高,抗干扰能力强,易于实现对UPS的 检测、故障诊断和隔离,易于实现遥控遥测,实现多台UPS的并联和热插拔,易于实现对蓄电池的监控和管理。采用数字控制技术、数据采集技术、信号处理技术、电源管理技术、网络通信技术、计算机硬件及软件技术来实现的电源实现了人机完美结合。


  (4)可靠化:对于使用者来说,要求UPS具有足够的输出能力及可靠性,否则就会影响负载的运行,甚至构成新的故障源。采用先进的工艺封装技术、高度的集成化技术、运用高品质的元器件和原材料,不断提高UPS电源的可靠性和可用性,力争可用性a为0.9999999,也就是说,一年之中允许停机时间≤3s。这些数据才是用户真正需要的结果。


  (5)智能化:微处理器在UPS上的应用,过去只在大、中型UPS上采用,但近年来已逐渐向小型、微型UPS方面发展,其带来的结果是UPS的智能化发展,包括控制、检测和通信。UPS逐渐由计算机来进行管理,并且计算机及外设能“自主”应付一些可能预见到的问题,能进行自动管理和调整,如自动关闭宿主计算机的操作系统并关闭其电源,定时开关UPS本身等,并能将有关信号通过网络传递给操作系统或网络管理员,便于进行远程管理。真正的做到计算机集中监控代替人力职守,又计算机的智能化实现人们的“傻瓜操作”。


  (6)绿色化:各种用电设备及电源装置产生的谐波电流严重污染电网,随着各种政策法规的出台,对无污染的绿色电源装置的呼声越来越高。UPS除加装高效输入滤波器外,还应在电网输入端采用功率因数校正技术,这样既可消除本身由于整流滤波电路产生的谐波电流,又可补偿输人功率因数。整流器使用IGBT技术,可将输入功率因数提高到接近1,对电网的污染已降到了近似阻性负载的水平。另外,高频脉宽调制技术、多脉冲整流技术、电磁屏蔽和滤波技术、广义的软开关技术、串并联补偿技术等技术也是实现UPS绿色化的有效途径。


(资料转载自其它网络)



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