科華ups不間斷電源YTR1103L-J規(guī)格

科華UPS電源新思路與高頻開關(guān)電源式UPS (上)！

     電腦選用UPS的原因是市電不是安穩(wěn)的,它存在著許多電能質(zhì)量問題,例如電壓浪涌、高壓尖脈沖、暫態(tài)過電壓、電壓下陷、線路噪聲、頻率偏移、繼續(xù)低電壓、供電中止等。市電的這些質(zhì)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(dǎo)致數(shù)據(jù)*丟失或主板燒毀等較大的事故。而UPS能夠提高市電質(zhì)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(tài)過電壓的影響,當(dāng)市電停電時(shí)利用蓄電池能夠向電腦供給一段時(shí)間的電能,保護(hù)電腦安穩(wěn)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。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(jìn)了UPS的誕生,后期是UPS的使用又促進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)功率來說,直流UPS比溝通UPS具有更多的優(yōu)點(diǎn),比如電路簡略、所用器材少、本錢低價(jià)、功耗小、體積分量小、可靠性高、制作容易、保護(hù)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(fù)載供電,不能供給溝通電能,穩(wěn)壓和變壓困難,負(fù)載不能與市電阻隔等。一起又因?yàn)榍笆吩蚝蛡鹘y(tǒng)觀念的影響,當(dāng)時(shí)使用較多的仍然是溝通UPS。

1 當(dāng)時(shí)溝通UPS的種類與典型電路框圖

2009年,在《UPS使用》的組織發(fā)動(dòng)下,進(jìn)行了一場工頻與高頻UPS的大辯論,結(jié)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(gè)時(shí)滯環(huán)節(jié),無法完成輸出電壓的快速調(diào)節(jié),并會(huì)導(dǎo)致市電電網(wǎng)電壓畸變,對市電攪擾大,輸入功率因數(shù)低、功率低、體積分量大,直流電壓調(diào)節(jié)為非線性,對市電電壓動(dòng)搖習(xí)慣能力差,不能數(shù)控等而被淘汰。此后,因?yàn)檫x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(guān)損耗要大8～33倍[視高頻UPS的開關(guān)頻率(10～20)kHz,與工頻UPS整流器的相數(shù)(12～24相)而定],這又促進(jìn)高頻UPS開關(guān)研制出了SPWM節(jié)能操控與軟開關(guān)技術(shù)的使用,而SPWM節(jié)能操控又促進(jìn)高頻UPS的輸出逆變器選用了中性點(diǎn)構(gòu)成變壓器NFT的使用,把高頻UPS的開關(guān)損耗減小了50%以上。至此工頻與高頻UPS的功用已經(jīng)基本相同,并達(dá)到了相當(dāng)高的水平(市電輸入功率因數(shù)PF都達(dá)到了0.999,對市電電壓動(dòng)搖的習(xí)慣能力都達(dá)到了±30%,整機(jī)功率都達(dá)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(jié)能操控時(shí)逆變器選用中性點(diǎn)構(gòu)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(gè)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(shè)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(gè)范疇,因?yàn)椴粩嚅_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(fù)雜,所用器材越來越多、本錢越來越高、維修保養(yǎng)越來越復(fù)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(hù)電路,或采用冗余并聯(lián)工作方式。這種滾雪球式的發(fā)展方式導(dǎo)致交流UPS的生產(chǎn)維護(hù)技術(shù)的難度和銷售價(jià)格指數(shù)增加,使一般中小型用戶難以承受,嚴(yán)重影響了交流UPS的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。當(dāng)這種矛盾發(fā)展到一定程度時(shí),必然會(huì)引發(fā)一場UPS的技術(shù)改革。

前面已經(jīng)說過,由于當(dāng)前交流UPS的性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平,同時(shí)電路的復(fù)雜程度,也已經(jīng)達(dá)到了極限,所以再想用UPS本身的技術(shù)提高其性能,例如減小損耗提高效率,已經(jīng)沒有多少空間了,必須另想出路,這個(gè)出路就是利用負(fù)載側(cè)電腦自身的高頻開關(guān)電源成UPS。

2 當(dāng)前電腦的性能與開關(guān)電源的典型電路框圖

當(dāng)前的電腦性能比20年前又有了顯著的提高,當(dāng)市電突然斷電時(shí)可以延緩關(guān)機(jī),使機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)和信息不再丟失,即使不用UPS,也不會(huì)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(jīng)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(jīng)全部采用了高頻開關(guān)電源。高頻開關(guān)電源出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代,到70年代開始20kHz革命,90年代革命成功,這是直流穩(wěn)壓電源發(fā)展*的一個(gè)巨大的飛躍,到20世紀(jì)末開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)成熟,并在電腦電源上得到了普遍應(yīng)用。電腦的供電型式也得到了進(jìn)步,例如筆記本電腦,采用了內(nèi)部鋰電池與外部適配器聯(lián)合供電方式,形成了一個(gè)簡單有效的單體機(jī)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(guān)電源制成UPS創(chuàng)造了條件。

為了減小低壓大電流時(shí)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(guān)電源,具體電路可能不*相同,但其基本結(jié)構(gòu)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(cè)整流濾波器,以及由PWM高頻逆變器、高頻穩(wěn)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(nèi)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(wěn)定度為0.6%～1%。同時(shí)由圖2也可以看出,高頻開關(guān)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(guān)電源制成UPS的新思路打下了基礎(chǔ)。

3 交流UPS的供電方式及存在的缺點(diǎn)

交流UPS包括工頻UPS與高頻UPS兩種機(jī)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(xì)地對這種集中供電方式進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),它存在有很多的缺點(diǎn):

科華ups不間斷電源YTR1103L-J規(guī)格

①前面已經(jīng)說過,高頻開關(guān)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(shù)增多了一倍,所以滿載開關(guān)損耗也增加了一倍,使整個(gè)供電系統(tǒng)的效率下降。同時(shí)還需要的場地與專人進(jìn)行維護(hù)。假定高頻UPS的效率為 η UPS ，高頻開關(guān)電源的效率為 η S ，則整個(gè)供電系統(tǒng)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(guān)電源的污染和干擾為d S ,則整個(gè)系統(tǒng)的污染和干擾為d,則

d=d UPS ·d S

③可以使系統(tǒng)的負(fù)載減小,假定高頻UPS的負(fù)載率為a UPS ,高頻開關(guān)電源的負(fù)載率為a S ,則整個(gè)供電系統(tǒng)的負(fù)載率為a,則

a=a UPS ·a S

系統(tǒng)負(fù)載率的減小可以使供電系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性下降,假定高頻UPS的可靠性為b UPS ,高頻開關(guān)電源的可靠性為b S ,則整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠性為b,則

b=b UPS ·b S

⑤使供電系統(tǒng)的投資費(fèi)和維修費(fèi)增大,假定高頻UPS的投資費(fèi)和維修費(fèi)為c UPS ,高頻開關(guān)電源的投資費(fèi)和維修費(fèi)為c S ,則整個(gè)供電系統(tǒng)的投資費(fèi)和維修費(fèi)為c,則

c=c UPS ·c S

⑥使用不方便,不利于供電系統(tǒng)的配電安裝。

因?yàn)檎嬲枰肬PS供電的電氣設(shè)備如電腦等,所占的比例不太多,而不需要UPS供電的電氣設(shè)備所占的比例卻很多。如果把這些設(shè)備混合用UPS集中供電,將會(huì)造成投資浪費(fèi),如果把兩者分開,分別用UPS與市電供電,將會(huì)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(jìn)行維修,所有電氣設(shè)備就得不到UPS供電,同時(shí)集中供電還存在“零地電壓”問題。

⑧為了增大供電系統(tǒng)的可靠性,又要采用多臺(tái)UPS冗余并聯(lián)供電,這樣雖然增加了可靠性,但也增加了投資,降低了負(fù)載率,增加了運(yùn)行損耗,降低了效率,很不經(jīng)濟(jì)。

⑨占地面積大,鉛酸蓄電池也對環(huán)境有污染。

⑩高頻UPS的開關(guān)頻率目前只能達(dá)到20kHz,進(jìn)一步高頻化甚為困難。

當(dāng)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(jīng)說過,當(dāng)前大功率交流UPS隨著應(yīng)用領(lǐng)域的增多,使用性能的擴(kuò)展和*功能的增多,使電路越來越復(fù)雜,售價(jià)越來越高,同時(shí)它的這種集中供電方式又存在著較多的缺點(diǎn),因此必然會(huì)引起一場希望改變這種現(xiàn)狀的UPS改革,并找出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)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(gè):一是把UPS的功能從交流UPS移到電腦的高頻開關(guān)電源上;二是將傳統(tǒng)的UPS集中供電方式改變成自主分散供電方式。

當(dāng)前實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)改革目標(biāo)的依據(jù),是基于以下三項(xiàng)技術(shù)成就:

①當(dāng)前電腦用的高頻開關(guān)電源電路,已經(jīng)具備了除不能實(shí)現(xiàn)當(dāng)市電中斷時(shí)可以獨(dú)立地繼續(xù)向電腦進(jìn)行直流供電的功能之外(因?yàn)樵诟哳l開關(guān)電源中,沒有接入儲(chǔ)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(guān)電源的電路框圖,與圖3所示的高頻UPS電路進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn),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(yīng)功能也是相同的。即電腦中的高頻開關(guān)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(chǔ)能蓄電池,就可以構(gòu)成一個(gè)性能優(yōu)良的高頻UPS。

②由于當(dāng)前電腦性能的提高和技術(shù)的進(jìn)步,用電量大大降低,例如一體式電腦的耗電量已經(jīng)降到120W,因此電腦的高頻開關(guān)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(hù)的鋰離子電池。

 科華UPS不間斷電源保養(yǎng)常識(shí)！

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(fù)載設(shè)備接地不良而引起的電擊危險(xiǎn)，在安裝計(jì)算機(jī)接口信號(hào)線時(shí)，應(yīng)將交流輸入電源斷開，只有在連接了全部信號(hào)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(dāng)?shù)闹繁Ｗo(hù)器（斷路器），接到任何其它型號(hào)插座上都可能導(dǎo)致電擊傷害。
　　
　　充電線或電源線若需要換，請向本公司服務(wù)站或經(jīng)銷商購買原材料，以避免因容量不足而造成發(fā)熱或打火，引起火災(zāi)。
　　
　　不能用火對電池或電池組進(jìn)行處理，否則會(huì)爆炸傷人。
　　
　　勿將電池打開或損壞，溢出的電解液具有很強(qiáng)的毒性，對人體有害。
　　
　　請避免電池正負(fù)極短路，否則會(huì)導(dǎo)致電擊或著火。
　　
　　請勿自行打開科華UPS機(jī)殼，有觸電危險(xiǎn)。
　　
　　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(huì)有高壓危險(xiǎn)。
　　
　　不宜接吹風(fēng)機(jī)，電熱器之類的電器設(shè)備，以確保機(jī)器的安全。
　　
　　【注意】
　　
　　UPS內(nèi)有高壓，為避免傷及人身安全，如有任何問題請咨詢經(jīng)銷商專業(yè)人員。
　　
　　勿嘗試維修科華UPS電源，UPS不含有任何用戶可能維護(hù)的部件且這臺(tái)UPS包含有潛在的危險(xiǎn)電壓，維修只能由經(jīng)過工廠培訓(xùn)的合格維修人員進(jìn)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(xiàng)
　　
　　放置UPS的區(qū)域必須有良好通風(fēng)，遠(yuǎn)離水，可燃?xì)怏w和腐蝕劑。
　　
　　不宜測放，應(yīng)保持前面板下面端進(jìn)風(fēng)孔﹨后蓋板風(fēng)扇出風(fēng)孔和箱體側(cè)面進(jìn)風(fēng)風(fēng)孔通暢。
　　
　　UPS周圍環(huán)境溫度應(yīng)保持在0℃—40℃之間。
　　
　　機(jī)器若是在低溫下拆裝使用，可能會(huì)有水滴凝結(jié)現(xiàn)象，一定要等待機(jī)器內(nèi)外*干燥后才可安裝使用，否則有電擊危險(xiǎn)。
　　
　　請將UPS在市電輸入插座附近，以便緊急情況時(shí)拔掉市電輸入插頭，切斷電源。
　　
　　【注意】
　　
　　負(fù)載與UPS連接時(shí)，須先關(guān)閉負(fù)載，再接線，然后再逐個(gè)打開負(fù)載。
　　
　　將UPS接到的帶有過電流保護(hù)裝置的插座上。
　　
　　所用電源插座應(yīng)連接保護(hù)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(guān)閉UPS并不能保證機(jī)內(nèi)部件不帶電。如果要使UPS無輸出，須先關(guān)掉開關(guān)，再取消市電供應(yīng)。
　　
　　需接電動(dòng)機(jī)、顯示器、激光打印機(jī)等電感性負(fù)載時(shí)，因其運(yùn)行啟動(dòng)功率過大，選擇UPS時(shí)，容量要以啟動(dòng)功率來計(jì)算。啟動(dòng)功率一般取額定功率的兩倍。
　　
　　若接發(fā)電機(jī)，需按以下步驟進(jìn)行：
　　
　　啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，待其運(yùn)行穩(wěn)定后將發(fā)電機(jī)的確輸出電源接到UPS，輸入端（此時(shí)要確定UPS為空載），然后按開機(jī)程序啟動(dòng)UPS，UPS啟動(dòng)后，再逐個(gè)連入負(fù)載（建議以UPS兩倍容量來選擇發(fā)電機(jī)容量）。
　　
　　維護(hù)與保養(yǎng)
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的電池為閥式調(diào)節(jié)、低維護(hù)型、只需經(jīng)常保持充電以獲得期望壽命。UPS在同市電連接時(shí)，不管開機(jī)與否，始終向電池充電，并且提供過充、過放電保護(hù)功能
　　
　　如果長期不使用UPS，建議每隔四到六個(gè)月充電一次。
　　
　　正常情況下，電池使用壽命為三到五年，如果發(fā)現(xiàn)狀況不佳，則必須提早更換。更換電池時(shí)，必須由專業(yè)人員執(zhí)行。
　　
　　電池不宜個(gè)別更換，整體更換時(shí)應(yīng)遵守電池供應(yīng)商的指示。
　　
　　正常時(shí)，電池每四到六個(gè)月充、放電一次，放電至關(guān)機(jī)后充電，且標(biāo)準(zhǔn)機(jī)充電時(shí)間不得少于12小時(shí)。
　　
　　在高溫地區(qū)，電池每隔兩個(gè)月充、放電一次，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)充電每次不得少于12小時(shí)。
　　
　　【注意】
　　
　　更換電池以前須關(guān)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(shí)，在接頭處出現(xiàn)細(xì)小火花屬正?，F(xiàn)象，不會(huì)對人身安全及UPS造成危害。
　　
　　千萬不可將電池正負(fù)極短接或反接。