ups电源工作原理是什么?

核心提示不间断电源(或称UPS,即?Uninterruptible?Power?Supply)是在电网异常(如停电、欠压、乾扰或浪涌「也称:涌浪电流」)的情况下不间断的为电器负载设备提供後备交流电源,维持电器正常运作的设备。通常情况下不间断电源被用

不间断电源(或称UPS,即?Uninterruptible?Power?Supply)是在电网异常(如停电、欠压、乾扰或浪涌「也称:涌浪电流」)的情况下不间断的为电器负载设备提供後备交流电源,维持电器正常运作的设备。通常情况下不间断电源被用於维持计算机(尤其是服务器)或交换机等关键性商用设备或精密仪器的不间断运行,防止计算机数据丢失,电话通信网络中断或仪器失去控制。?

电网异常

使用不间断电源是为了应对电网可能出现的以下情况:?

停电(电网停止工作,无电压输出)?

压降(亦称下陷,电网电压低於标称电压15%-20%,时间可能持续数秒)?

电涌(亦称浪涌、突波,电网电压瞬间高於标称电压10%以上,时间持续数秒)?

持续欠压?

持续过压?

线噪(因线路屏蔽差而引入的射频或电磁乾扰)?

频率漂移(发电机不稳定造成的电网频率偏差)?

开关瞬态(亦称暂态,由电气设备开关或放电造成的电压偏差,有时可高达20000伏,但是持续时间极短,仅数纳秒)?

谐波(电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的乾扰)?不间断电源的发展飞轮式不间断电源

在使用电池的时代之前,不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应,这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机(或汽油机)及发电机等组成。在电网供电的情况下,由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转,并且带发电机为负载供电。由於飞轮的惯性作用,发电机转速可以保持均衡,此时不间断电源起过滤电网乾扰的作用。当电网断电後,飞轮继续带动发电机的转子旋转,同时启动柴油机带动发电机发电,替代原有电网为负载供电。?

由於飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力,会产生较大的噪音同时体积也较大,因此目前一般仅被用於应急情况和一些自然状况恶劣的场合,通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。?

蓄电池式不间断电源

自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来,不间断电源一直在被改进,但是其基本原理没有重大变化。?

现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成,一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下,不间断电源利用电网电源为自身充电,在电网出现异常的时候,不间断电源将存储於电池中的电能释放,供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和後备式(亦称为离线式)两种;按输出波形可分为正弦型、近似正弦型(用阶梯方波来拟合正弦波)等。?

不间断电源的工作原理在线式

在线式不断电系统(On-Line?UPS)的运作模式为“市电和用电设备是隔离的,市电不会直接供电给用电设备”,而是到了UPS就被转换成直流电,再兵分两路,一路为电池充电,另一路则转回交流电,供电给用电设备,市电供电品质不稳或停电时,电池从充电转为供电,直到市电恢复正常才转回充电,“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波,而且纯净无杂讯,不受市电不稳定的影响,可供电给“电感型负载”,例如电风扇,只要在UPS输出功率足够的前题下,可以供电给任何使用市电的设备。?

後备式

後备式又称为离线式不断电系统(Off-Line?UPS),它只是“备援”性质的UPS,市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal?Mode),一旦市电供电品质不稳或停电了,市电的回路会自动切断,电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery?Mode),直到市电恢复正常,“UPS只有在市电停电了才会介入供电”,不过从直流电转换的交流电是方波,只限於供电给电容型负载,如电脑和监视器。?

线上交错式

线上交错式又称为线上互动式或在线互动式(Line-Interactive?UPS),基本运作方式和离线式一样,不同之处在於线上交错式虽不像在线式全程介入供电,但随时都在监视市电的供电状况,本身具备升压和减压补偿电路,在市电的供电状况不理想时,即时校正,减少不必要的“Battery?Mode”切换,延长电池寿命?

维护

在使用不间断电源系统的过程中,人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示,因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见,加强对UPS电池的正确使用与维护,对延长蓄电池的使用寿命,降低UPS系统故障率,有著越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外,应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池:?一、保持适宜的环境温度:影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度,一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20-25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高,但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定,环境温度一旦超过25℃,每升高10℃,电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池,设计寿命普遍是5年,这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求,其寿命的长短就有很大的差异。另外,环境温度的提高,会导致电池内部化学活性增强,从而产生大量的热能,又会反过来促使周围环境温度升高,这种恶性循环,会加速缩短电池的寿命。?二、定期充电放电:UPS电源中的浮充电压和放电电压,在出厂时均已调试到额定值,而放电电流的大小是随著负载的增大而增加的,使用中应合理调节负载,比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下,负载不宜超过UPS额定负载的60%。在这个范围内,电池的放电电流就不会出现过度放电。?UPS因长期与市电相连,在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中,蓄电池会长期处於浮充电状态,日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低,加速老化而缩短使用寿命。因此,一般每隔2-3个月应完全放电一次,放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕後,按规定再充电8小时以上。?三、利用通讯功能:目前,绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件,通过串/并口连接UPS,运行该程序,就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询,可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息;通过参数设置,可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作,大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。

山特UPS电源插上220V电源或者不插220V电源,都没有220V电源输出,请问是什么原因?

不间断电源就是UPS。很多朋友购买了不间断电源使用一段时间后总会出现问题和故障,目前UPS主要有外置式和内置式两个大类,按其工作性质又分为后备型和在线型两种。在不间断电源维修过程中,最难解决的问题莫过于图纸资料的缺乏,有时费了很大周折找来了图纸,与实物也不一定能对得上,因此在不间断电源维修中,一味地依靠图纸或测绘线路是不现实的。

不间断电源作用

1.电网电压正常时,市电电压通过UPS稳压后供应给负载使用,性能好的UPS本身就是良好的交流稳压器,同时改善电源质量;同时它还对机内的电池进行充电,储存后备能量。

2.电网电压异常时(欠压、过压、掉电、干扰等)UPS的逆变器将电池的直流电能转换为交流电能维持对负载的供电。

3.UPS在电网供电和电池供电之间自行切换,确保对负载的不间断供电。而且可以根据设备的精密程度来选择可承受的切换时间。

不间断电源特点

UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求,克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题,以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。

UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备,传统的维护管理包括:①日常巡检外观,定期更换电池、滤波电容、风机等易损件,大修时做电池活化等;②改造或采用换代设备,使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高,维护人员工作量大,不易实时掌握设备运行状态和关键数据,设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处,获得良好效益。

UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“UninterruptiblePowerSystem/UninterruptiblePowerSupply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。

不间断电源应用

不间断电源现已广泛应用于:矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、UPS不间断电源、应急照明系统、铁路、航运、交通、电厂、变电站、核电站、消防安全报警系统、无线通讯系统、程控交换机、移动通讯、太阳能储存能量转换设备、控制设备及其紧急保护系统、个人计算机等领域。

不间断电源维修

在没有图纸资料的情况下如何检修UPS

在这种情况下如何检修uPs呢?笔者认为采用有重点的普查法不失为一种好方法。有重点的普查法就是按照元器件的故障频率高低直接到线路板上找故障。

使用普查法检修的另外一个前提条件是必须掌握UPs内常用元件的检测数据(最好有相应的备件),其中的主要难点是集成电路的好坏不易判断(因为uPS中的许多数字集成电路靠测试在路电阻或开路电阻有时反映不出好坏)。不过uPs内的集成电路种类并不是很多,如果能备好常用的型号,检修时用对比法或替换法就能够较好地解决问题。常用集成电路的型号有:SG3524、LM339、LM393、NE555、NE556、LM317(337)、78、79系列的三端稳压器(主要是7812,带微处理器的UPS需7805)、LM324、uA74l、uA4558等。若有条件可再准备一些4000系列和74Ls系列的数字集成电路,主要有MC140ll、MCl4069、MCl4013、MCl4066、SN74LS00、SN74LS02、SN74LS04和SN74LS74等。

根据大量维修实践所做的统计表明,UPS内元器件按故障频率由高到低的顺序排列如下:电瓶(即机内的免维护铅酸蓄电池,包括因过放电或充电电路故障造成的假性损坏),交流进线电路(含保险丝、压敏电阻、电源开关等),逆变管(含推动管),功率电阻,取样变压器,中小功率二、三极管,集成电路,可调电阻,继电器,电解电容,小功率电阻,主电源变压器。因此,在接修一台损坏的uPS时,如果找不到电路图纸,可直接到机内找故障,在普查可疑元件的同时,还要注意检查一些虚焊、假焊类故障。一般可采用对比法(与好的元件对比)和替换法(用好的元件替换)进行判断,只要UPS没有人为的故障(如将可调元件调乱等)和调整性故障,一般都能较快地解决问题。

[例1]故障现象sTKuPs-500型uPs接交流电开机后可进入稳压状态,但断电后不能逆变,仅听到机内继电器响了几下便再无动静。

分析与检修首先检查机内电瓶电压,正常,线路板上没有明显损坏的元器件,四只MJ4502逆变管也无异常。开机后再测各集成电路的Vcc供电也正常,但就是无逆变迹象,由此怀疑是某IC损坏。因该机的检修图纸资料很难找到,用在路测量判断法很难找出故障,故采用了替换法来查找故障。首先替换的是逆变电路的控制核心Icl(sG3524),用三星公司生产的KA3524直接试换,开机后逆变立刻正常,证明该机故障是SG3524损坏。将Icl换新后,故障排除。

不间断电源维修技巧

UPS一些常见故障的检修

1.市电完全正常。开机后立刻进入逆变状态这种故障的原因多是市电未能送入uPS,应首先检查机后的电源保险管(一般为3-5A)是否断路,若正常则应再检查机内的交流进线电路,其中包括电源开关、线路板、接插件、压敏电阻、取样变压器等。

[例2]故障现象SKs-500型UPs接交流电后不能进入稳压状态,而是处于逆变状态。

分析与检修查机后发现电源保险管已被一只螺栓代替(UPs的保险管很多是φ6×30mm的,而市售的保险管一般是φ5×20mm的,当保险管烧断后,许多用户因买不到合适的保险管,喜欢用一些其它金属物品来代替),再查机内电路,发现电源开关与线路板间的连接插件内部已经发黑,拔下后检查插件以及插件下面的双面线路板铜箔均已烧坏。将烧坏部分挖去,去掉损坏的插件,将电源开关引线直接焊至线路板的相应焊点上,再换上3A的电源保险丝管,开机后工作正常。

2.开机后机内无任何反应。接入市电也无任何反应这种故障现象说明机内低压电路(主要是控制电路)不能工作,最常见的原因是机内低压电路的供电不正常,而这种供电不正常一般是因机内电瓶损坏(或过放电)、低压保险丝损坏引起(20-40A插片式保险)。

对于电瓶的好坏,可通过测量电瓶两端是否有12V电压来判断(对于采用两块或两组电瓶串联供电的机型,每块电瓶都应是12V)。若电瓶两端电压很低或无电压,则说明电瓶有问题(注意有时是过放电造成的假性损坏)。

[例3]故障现象SANTAKUPS-500型UPs接上市电后机内毫无反应,既不稳压,也不逆变,就像没电一样。

分析与检修经询问用户得知该UPS原来一直工作正常,但因在仓库中放了一年多,再使用时就不能工作了。曾怀疑是电瓶放没了电,但插上电源插头长时间充电仍不能工作。

查机内低压保险丝正常,电瓶两端仅有不足5v的电压,用新电瓶替换,将电源插头插入市电,开机后立刻正常,在带电情况下(注意安全)将新电瓶拔下并将原机电瓶接上,充电10小时左右,该机一切正常,证明原电瓶并未损坏,而是因长期搁置不用,自然放电造成的假性损坏。

为什么用户自己充电却没有效果呢?这是因为在UPS的电路中,控制电路本身也要耗电,这部分电能往往需要由机内电瓶来提供。当机内电瓶电压不足甚至无电后,控制电路将不能正确地工作,此时即使接上正常的市电,机内的控制电路也无法切换到市电稳压状态,同样也不能给电瓶充电,除非先用一块正常的电瓶“发动”一下,待UPS进入市电稳压状态,电瓶也进入充电状态后(此时将电瓶断开不影响UPS的工作),再将原电瓶换回才能将电充上。

需要提醒的是,不同机型的UPS电瓶损坏(或假性损坏)出现的故障现象并不完全一样,具体出现什么现象完全取决于电路的设计,除以上较常见的现象外,还有逆变维持时间过短(甚至一转入逆变状态立刻失败)、接人市电开机后机内继电器发出“嗡嗡”声、工作状态混乱、指示灯乱闪、机内继电器不停地“咔嗒”作响等,当然也有极个别的机型在电瓶无电的情况下开机后能自动进入市电稳压状态(笔者只遇到过一种商标为“$”状的机型)。

对于机内低压保险丝损坏的情况,一般均伴有逆变管的击穿短路,此时应先通过测量电阻找出损坏的逆变管,以免换上新保险丝后扩大故障。

[例4]故障现象sANTAKTwinGuard-500超小型高频逆变UPS不能开机。

分析与检修这是山特公司近年来新开发的高频逆变机型,目前市面上非常流行,这种UPS使用了微处理器对整机进行控制,并采用了低压开机方式(按住电源开关3秒以上即可开、关机)。

检查机内电瓶两端电压正常,但低压保险丝已烧断。进一步检查各逆变管,发现Q09、Q10(IRF740)各极间均已击穿,换新管并更换30A低压保险丝后开机,工作正常。

3.市电稳压状态正常,但逆变状态下机内有强烈交流声。同时逆变输出电压偏低(150V以下)这种故障现象是单端逆变的典型表现,UPS的逆变是由两只(或两组)逆变管以推挽工作方式共同完成的,两只(或两组)逆变管分别承担了正负半周的逆变任务,如果其中一只(或一组)出现开路性损坏,这时的UPS往往还能逆变,只是逆变输出电压很低,而且机内变压器会发出剧烈的“嗡嗡”声。这种故障的常见原因是逆变管或推动管开路,有时是SG3524的两个逆变信号输出脚(⑩和⑩脚)中的一个出了问题(注意内部电路或外部电路都有可能造成这类故障)。

例5故障现象FuDA500W型uPs能进入市电稳压状态,但逆变输出电压仅100V左右,同时机内有剧烈的“嗡嗡”声。

分析与检修该机的逆变管采用摩托罗拉公司生产的大功率达林顿管MJll0l6,断电后测两只逆变管的各脚间在路电阻,发现有较明显的差别,焊下进一步测量,发现其中的一只基极与发射极间正反向电阻都已很大且完全一致,说明此管发射结已呈开路状态,所测得的阻值实际是管子内部复合的保护电阻的阻值(该电阻接在管子的基极和发射极之间),将坏管换新,开机后逆变正常,测逆变输出电压为250V(注意普通UPS的逆变输出是50Hz方波电压,当用普通万用表的交流电压挡测量时,读数偏高是正常的,不要去调UPS内的可调电阻)。

不间断电源的使用技巧

不间断电源-如何延长UPS的供电时间?

延长不间断电源系统的供电时间有两种方法:

1.外接大容量电池组:可根据所需供电时间外接相应容量的电池组,但须注意此种方法会造成电池组充电时间的相对增加,另外也会增加占地面积与维护成本,故需认真评估。

2.选购容量较大的不间断电源系统:此方法不仅可减少维护成本,若遇到负载设备扩充,较大容量的不断电系统仍可立即运作。

UPS电源系统开、关机

1.第一次开机

(1)按以下顺序合闸:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON"。

(2)按UPS启动面板“开”键,UPS电源系统将徐徐启动,“逆变”指示灯亮,延时1分钟后,“旁路”灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机。

经空载运行约10分钟后,按照负载功率由大到小的开机顺序启动负载。

2.日常开机

只需按UPS面板“开”键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈“OFF"状态)。

3.关机

先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板“关”键。

检查蓄电池供电的线路,特别是限流电阻等

检查是否有烧焦等电气原件,测量更换

测量交流输出管,对比进行测量,是否损坏

测量控制模块各脚电压,对比该块说明电压进行分析

用放大镜查看电路板印刷面,检查是否有虚焊

准备电路图,按系统进行分析维修

 
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