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UPS的發(fā)展趨勢

日期： 2021-03-25
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? ? ? ?UPS自問世以來,已從初的動態(tài)發(fā)電式,經(jīng)采用SCR的靜止型UPS,發(fā)展到現(xiàn)在采用全控型功率器件的具有智能化的UPS產(chǎn)品。目前,電源技術(shù)人員對UPS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、使用的器件和材料.采用的控制方法和手段等方面的研究仍在不斷深入,旨在提高UPS產(chǎn)品的性能、拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域、提高其可靠程度、增強(qiáng)其適應(yīng)能力。根據(jù)現(xiàn)在的研究結(jié)果,可以預(yù)期小型UPS產(chǎn)品今后的發(fā)展主要圍繞以下幾個方面進(jìn)行。


高頻化

? ? ? ?UPS的高頻化一方面是指逆變器開關(guān)頻率的提高,這樣可以有效地減小裝置的體積和重量,并可消除變壓器和電感的音頻噪聲,同時可改善輸出電壓的動態(tài)響應(yīng)能力。由于新型開關(guān)器件IGBT的廣泛使用,中小容量UPS逆變器的開關(guān)頻率已經(jīng)可做到20kHz左右,大容量UPS逆變器由于受開關(guān)損耗的限制,為了***系統(tǒng)的整體效率,其開關(guān)頻率只有10kHz左右。
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? ? ? ?在中小容量UPS中,為了進(jìn)一步減小裝置的體積和重量,須去掉笨重的工頻隔離變壓器,采用高頻隔離是UPS高頻化的意義所在。高頻隔離可采用兩種方式實現(xiàn),一是在整 流器與逆變器之間加一-級高頻隔離的DC/DC變換器,另一種 是采用高頻鏈逆變技術(shù),分別如圖0-7 (a)和(b )所示。在大容量UPS中不適合于采用高頻隔離。
? ? ? ?圖0-7 ( a )所示為在通用雙變換在線式UPS中插入一級高頻DC/DC隔離變換構(gòu)成的高頻隔離UPS ,其特點是結(jié)構(gòu)簡單, 控制方便。缺點是系統(tǒng)中存在兩級高頻變換,導(dǎo)致整個裝置損耗增加,效率明顯降低。圖0-7 ( b )所示的高頻鏈逆變器形式解決了這個問題,它將高頻隔離和正弦波逆變結(jié)合在一起,經(jīng)過一級.高頻變換得到100Hz的脈動直流電,再經(jīng)一級工頻逆變得到所需的正弦波電壓。相對于高頻直流隔離來說,高頻鏈逆變器形式只采用了一級高頻變換 ,提高了系統(tǒng)效率。但是,這種形式控制相對復(fù)雜,目前多處于研究階段,只在小容量UPS中有部分應(yīng)用。


綠色化
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? ? ? ?隨著現(xiàn)代電力電子制造技術(shù)的發(fā)展,許多高性能、低污染和利用電能的現(xiàn)代電力電子裝置不斷涌現(xiàn),例如網(wǎng)側(cè)電流非常接近正弦的程控開關(guān)電源、具有高功率因數(shù)的系列化UPS、系列化的IGBT變頻調(diào)速器、高頻逆變式整流焊機(jī)以及兆赫級DC/DC變換器、電子鎮(zhèn)流器等。
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? ? ? ?要實現(xiàn)UPS產(chǎn)品的綠色化,主要的工作是提高網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)以減少電力污染,其次是利用先進(jìn)的變換技術(shù)改善功率開關(guān)器件的工作狀態(tài),以降低功率開關(guān)器件的損耗和開關(guān)器件在開與關(guān)過程中所產(chǎn)生的干擾。對小型UPS而言,要提高其網(wǎng)側(cè)功率因數(shù),可采用有源功率因數(shù)校正( APFC )方法,成熟的就是采用升壓型( Boost )功率因數(shù)校正( PFC) , 基本結(jié)構(gòu)如圖0-8所示。要改善功軒關(guān)器件的工作狀態(tài)、提高變換效率、減少干擾,可以利用軟開關(guān)技術(shù)使功率開關(guān)器件工作在軟開關(guān)狀態(tài)。
智能化
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? ? ? ?智能化UPS的硬件部分基本上是由普通UPS加上微機(jī)系統(tǒng)組成。微機(jī)系統(tǒng)通過對各類信息的分析綜合,除完成UPS相應(yīng)部分正常運(yùn)行的控制功能外,還應(yīng)完成以下功能。
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? ? ? ?① 對運(yùn)行中的UPS進(jìn)行監(jiān)測,隨時將采樣點的信息送入計算機(jī)進(jìn)行處理。一方面獲取電源工作時的有關(guān)參數(shù),另一-方面監(jiān)視電路中各部分的工作狀態(tài),從中分析出電路各部分是否工作正常。
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? ? ? ?② 在UPS發(fā)生故障時,根據(jù)檢測的結(jié)果,進(jìn)行故障診斷,指出故障的部位,給出處理故障的方法與途徑。
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? ? ? ?③ 完成部分控制工作。在UPS發(fā)生故障時,根據(jù)現(xiàn)場需要及時采取必要的自身應(yīng)急保護(hù)控制動作,以防故障影響面的擴(kuò)大。此外,通過對整流部分的控制,按照對不同蓄電池的不同要求,自動完成對蓄電池的分階段恒流充電。
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? ? ? ?④ 自動顯示所檢測的數(shù)據(jù)信息,在設(shè)備運(yùn)行異常或發(fā)生故障時,能夠?qū)崟r自動記錄有關(guān)信息,并形成檔案,供工程技術(shù)人員查閱。
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? ? ? ?⑤ 按照技術(shù)說明書給出的指標(biāo)，自動定期地進(jìn)行自檢,并形成自檢記錄文件。
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? ? ? ?⑥ 能夠用程序控制UPS的啟動或停止,實現(xiàn)無人值守。
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? ? ? ?⑦ 具有交換信息功能,可隨時向計算機(jī)輸入信息或從計算機(jī)獲取信息。
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