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      UPS的發展趨勢

      日期: 2020-02-08 21:25
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             UPS自問世以來,已從最初的動態發電式,經采用SCR的靜止型UPS,發展到現在采用全控型功率器件的具有智能化的UPS產品。目前,電源技術人員對UPS的拓撲結構、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產品的性能、拓寬其應用領域、提高其可靠程度、增強其適應能力。根據現在的研究結果,可以預期小型UPS產品今后的發展主要圍繞以下幾個方面進行。

      高頻化

             UPS的高頻化一方面是指逆變器開關頻率的提高,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響應能力。由于新型開關器件IGBT的廣泛使用,中小容量UPS逆變器的開關頻率已經可做到20kHz左右,大容量UPS逆變器由于受開關損耗的限制,為了保證系統的整體效率,其開關頻率只有10kHz左右。
       
             在中小容量UPS中,為了進一步減小裝置的體積和重量,必須去掉笨重的工頻隔離變壓器,采用高頻隔離是UPS高頻化的真正意義所在。高頻隔離可采用兩種方式實現,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,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隔離變換構成的高頻隔離UPS ,其特點是結構簡單, 控制方便。缺點是系統中存在兩級高頻變換,導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合在一起,經過一級.高頻變換得到100Hz的脈動直流電,再經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 ,提高了系統效率。但是,這種形式控制相對復雜,目前多處于研究階段,只在小容量UPS中有部分應用。

      綠色化
       
             隨著現代電力電子制造技術的發展,許多高性能、低污染和高效利用電能的現代電力電子裝置不斷涌現,例如網側電流非常接近正弦的程控開關電源、具有高功率因數的系列化UPS、系列化的IGBT變頻調速器、高頻逆變式整流焊機以
      及兆赫級DC/DC變換器、電子鎮流器等。這些基于高頻變換技術的現代電源裝置和系統具有一一個突出的特點:高效節能和無污染。
       
             要實現UPS產品的綠色化,最主要的工作是提高網側功率因數以減少電力污染,其次是利用先進的變換技術改善功率開關器件的工作狀態,以降低功率開關器件的損耗和開關器件在開與關過程中所產生的干擾。對小型UPS而言,要提高其網側功率因數,可采用有源功率因數校正( APFC )方法,最成熟的就是采用升壓型( Boost )功率因數校正( PFC) , 基本結構如圖0-8所示。要改善功軒關器件的工作狀態、提高變換效率、減少干擾,可以利用軟開關技術使功率開關器件工作在軟開關狀態。
      智能化
       
             智能化UPS的硬件部分基本上是由普通UPS加上微機系統組成。微機系統通過對各類信息的分析綜合,除完成UPS相應部分正常運行的控制功能外,還應完成以下功能。
       
             ① 對運行中的UPS進行監測,隨時將采樣點的信息送入計算機進行處理。一方面獲取電源工作時的有關參數,另一-方面監視電路中各部分的工作狀態,從中分析出電路各部分是否工作正常。
       
             ② 在UPS發生故障時,根據檢測的結果,進行故障診斷,指出故障的部位,給出處理故障的方法與途徑。
       
             ③ 完成部分控制工作。在UPS發生故障時,根據現場需要及時采取必要的自身應急保護控制動作,以防故障影響面的擴大。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。
       
             ④ 自動顯示所檢測的數據信息,在設備運行異;虬l生故障時,能夠實時自動記錄有關信息,并形成檔案,供工程技術人員查閱。
       
             ⑤ 按照技術說明書給出的指標,自動定期地進行自檢,并形成自檢記錄文件。
       
             ⑥ 能夠用程序控制UPS的啟動或停止,實現無人值守。
       
             ⑦ 具有交換信息功能,可隨時向計算機輸入信息或從計算機獲取信息。

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