UPS不間斷電源租賃出租賃服務(wù)東明數(shù)據(jù)中心
不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。它主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)，保證這些設(shè)備儀器的不間斷運(yùn)行，防止計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失、通信網(wǎng)絡(luò)中斷或儀器失去控制。不間斷電源廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國(guó)防、、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動(dòng)通訊、太陽(yáng)能儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。
SB1是總停開關(guān)，按下SB1導(dǎo)致接觸器線圈KM1斷電，這將導(dǎo)致線圈KM2通電，線圈KM3斷電。主電路中因主觸頭KM1,KM3斷電.KM2通電，轉(zhuǎn)子上施加了反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)M快速降速。當(dāng)電動(dòng)機(jī)快速降速至速度繼電器KS的額定轉(zhuǎn)速時(shí)將斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。本控制線路中，共有四個(gè)回路：A——1——2——3——B——CA——1——4——5——6——B——CA——1——7——8——9——B——CA——1——10——11——12——B——C程序所示為根據(jù)逐行回路轉(zhuǎn)換法得到的初步轉(zhuǎn)換梯形圖，該圖直接將四個(gè)回路轉(zhuǎn)換為一個(gè)四行的梯形圖，但初步轉(zhuǎn)換梯形圖還須根據(jù)梯形圖若干繪制原則進(jìn)行合理修改。
系統(tǒng)組成
典型的UPS系統(tǒng)框圖如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，以及把直流電再變?yōu)榻涣麟姷哪孀兤?，電池在交流電正常供電時(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時(shí)，蓄電池立即對(duì)逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡(jiǎn)圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。
（1）市電在UPS所允許的范圍內(nèi)正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向。
（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。
（3）當(dāng)所帶負(fù)載過(guò)大或電源內(nèi)逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，UPS將打開旁路由主電源直接供電，如圖4所示。
連接方式
（1）單臺(tái)UPS電源能夠供給全部負(fù)載，連接圖如系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡(jiǎn)單。
（2）總負(fù)載功率需要二臺(tái)或更多臺(tái)UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作并聯(lián)無(wú)備份方式。
（3）二臺(tái)或二臺(tái)以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)萘恳?，但該系統(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_(tái)UPS電源的容量，任何一臺(tái)UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負(fù)載，如圖6所示。這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。
（4）整個(gè)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，市電將UPS電源脫開，直接接通負(fù)載，且不影響UPS電源系統(tǒng)的維修，這種線路設(shè)計(jì)如圖7所示。
有人認(rèn)為把R3的阻值減小，Ib就可以變大，大于0.2mA時(shí)，蜂鳴器就可以正常工作。但是蜂鳴器的壓降很難獲知，而且有些蜂鳴器的壓降可能變動(dòng)，這樣一來(lái)基極電阻阻值就很難選擇，阻值選擇太大就會(huì)驅(qū)動(dòng)失敗，選擇太小，損耗又變大。d電路也會(huì)出現(xiàn)同樣的問(wèn)題，所以不建議選用圖二的這兩種電路。這兩個(gè)電路，電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為3.3VTTL電平，常出現(xiàn)在3.3V的MCU電路設(shè)計(jì)中，如果不注意就很容易就設(shè)計(jì)出這兩種電路，而這兩種電路都是錯(cuò)誤的。
當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)，維修開關(guān)打開，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)閉合；當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障時(shí)，維修開關(guān)閉合，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)打開。這樣，保證了用電負(fù)載的正常工作，而又不影響對(duì)UPS電源系統(tǒng)故障的在線維修。
隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)電源的要求越來(lái)越高UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成為一種具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓沖浪等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。尤其是在電網(wǎng)的線路及供電質(zhì)量不太高、抗干擾的技術(shù)落后，同時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)電源的要求又比較高的情況下，UPS的作用就顯得更加明顯。
UPS的保護(hù)作用首先表現(xiàn)在對(duì)市電電源進(jìn)行穩(wěn)壓，UPS的輸入電壓范圍比較寬，一般情況是從170V到250V，而輸出電源的質(zhì)量是相當(dāng)高的，后備式的UPS輸出電壓在5%~8%，輸出頻率穩(wěn)定在1Hz；如圖1，在線式UPS輸出電壓穩(wěn)定在3%以內(nèi)，輸出頻率穩(wěn)定在0.5Hz。在市電正常時(shí)，UPS電源相當(dāng)于交流市電穩(wěn)壓器；同時(shí)市電對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)也相當(dāng)于充電器。在市電突然掉電的情況下，UPS自動(dòng)切換到蓄電池供電，使計(jì)算機(jī)維持正常工作，保護(hù)軟硬件不受損害。
UPS不間斷電源租賃出租賃服務(wù)東明數(shù)據(jù)中心
4.信號(hào)輸出引腳：作用是將集成電路的輸出信號(hào)引出，電路圖中一般在輸出引腳旁標(biāo)注“OUT”字符。其輸出引腳的外電路特征是：通過(guò)電容、電阻、變壓器等耦合元件與后續(xù)電路的輸入端連接或者直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器、發(fā)光二極管、指示表頭等負(fù)載，如下圖所示：跟集成電路輸入信號(hào)引腳類似，有些集成電路具有較多的信號(hào)輸出引腳，如下圖所示：除上述4種引腳外，集成電路引腳還有外接電阻、電容、電感、晶體等元器件的引腳，還有接自舉、消振、負(fù)反饋、退藕等保證工作的引腳，還有接有靜噪、控制等附件功能引腳。
UPS根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)IEC（電工委員會(huì)）按其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分為以下3類：
（1）被動(dòng)后備式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間僅簡(jiǎn)單地作為備用電源使用。此種UPS電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載完全而且是直接地市電供電，逆變器不做任何電能變換，蓄電池由獨(dú)立的充電器供電；當(dāng)市電不正常時(shí)，負(fù)載完全由逆變器提供電能。 [5]
被動(dòng)后備式UPS具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格最廉等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用于某些非重要的負(fù)載使用，如家用計(jì)算機(jī)等。但市電斷電時(shí)，繼電器將逆變器切換至負(fù)載，切換時(shí)間較長(zhǎng)，一般需幾個(gè)毫秒的間斷，所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不應(yīng)選用被動(dòng)后備式UPS電源。 [5]
（2）在線互動(dòng)式UPS電源
指逆變器并聯(lián)連接在市電與負(fù)載之間，起后備電源作用，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電。通過(guò)逆變器的可逆運(yùn)行方式，與市電相互作用，因此被稱為互動(dòng)式。此種UPS電源，在市電正常時(shí)，負(fù)載由經(jīng)改良后的市電供電，同時(shí)逆變器作為充電器給蓄電池充電，此時(shí)逆變器起AC/DC變換器的作用；而當(dāng)市電故障時(shí)，負(fù)載完全由逆變器供電，此時(shí)，逆變器起DC/AC變換器的作用。 [5]
在線互動(dòng)式UPS具有結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、且易于并聯(lián)、便于維護(hù)和維修、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、整機(jī)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，性能滿足某些負(fù)載要求，特別適用于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)設(shè)備采用分布式供電的系統(tǒng)。此種電源缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，尤其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低，其次抗干擾能力不強(qiáng)，電路會(huì)產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。
（3）雙變換式UPS電源
指逆變器串聯(lián)連接在交流輸入與負(fù)載之間，電源通過(guò)逆變器連續(xù)地向負(fù)載供電。此種UPS電源其供電方式如下：市電正常時(shí)，市電經(jīng)過(guò)整流器、逆變器向負(fù)載供電；市電不正常時(shí)，由蓄電器經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。
雙變換式UPS是UPS電源的主品，具有性能好、電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度高、功能強(qiáng)、具有熱備份連接和并聯(lián)冗余聯(lián)結(jié)的功能等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是當(dāng)容量少于10kVA以下，其整機(jī)效率不高，一般在85%左右。