不間斷電源 (UPS) – 定義、方框圖、型別和應用

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在本文中，我們將討論不間斷電源 (UPS)，其方框圖、型別和應用。因此，讓我們從不間斷電源 (UPS) 的基本定義開始。

什麼是 UPS？

UPS 代表不間斷電源。不間斷電源 (UPS) 是一種電氣裝置，用於在主電源發生故障時為不同的電氣負載提供應急電源。UPS 或不間斷電源使用電池和超級電容器來儲存電能，並在主輸入電源發生故障時提供這種儲存的電能。但是，典型的 UPS 電池只能提供短時間的電能。因此，UPS 主要用作小型負載的短期備用電源。

除了為負載提供應急電源外，UPS 還保護敏感裝置，例如計算機、資料中心、電視機、工業過程控制和監控系統以及許多其他電子裝置。

UPS 通常與計算機一起使用，在電源主線故障後，可以使計算機繼續執行一小段時間，大約 15 到 30 分鐘。因此，它可以防止計算機突然關閉以及系統中資料的丟失和其他系統故障。如今，市場上有多種型別的 UPS 系統可供選擇。還有一些智慧 UPS 系統配備了軟體元件，使我們能夠在遠離計算機系統時自動化備用電源的切換功能。

UPS 的主要部件

以下是 UPS 系統的主要元件：

• 電池 - 電池在 UPS 系統中充當儲能單元。它在主電源故障期間提供足夠的儲存電能。

• 整流器或充電器電路 - 它將 240 VAC 的電源電壓轉換為 12 V（或任何其他電池電壓）DC。它將此整流後的直流電源提供給電池進行儲存。

• 逆變器 - 它將電池的直流輸出功率轉換為交流功率，以便在電源主線故障期間為負載供電。

• 靜態開關 - 它是一種半導體器件，例如閘流體，它在不中斷負載電源的情況下將負載從公用電源轉移到逆變器（以及從逆變器到公用電源）。

UPS 的主要功能

當公用電源出現任何故障時，UPS 會在短時間內向負載提供應急電源。這是 UPS 的主要功能。現代 UPS 還可以提供針對短路、電壓波動、低電壓、電源頻率不穩定等電氣故障的保護。

UPS 的型別

不間斷電源 (UPS) 系統主要分為以下三種類型：

• 離線 UPS
• 線上 UPS
• 線互動 UPS

現在，讓我們分別討論這三種 UPS 系統及其方框圖。

離線 UPS

離線 UPS 也稱為備用 UPS。這種型別的 UPS 系統僅提供最基本的功能。在離線 UPS 的情況下，系統僅在電源主線出現故障時才開始執行。離線 UPS 的方框圖如圖 1 所示。

在離線 UPS 系統中，來自電源主線的交流電首先使用整流器電路轉換為直流電，然後儲存在連線到整流器輸出埠的電池中。當電源主線出現任何電源故障時，電池的直流電使用電源逆變器轉換為交流電，然後傳輸到連線到 ups 系統的負載。除了應急電源外，離線 ups 系統還提供浪湧保護。這些是市場上最便宜的 UPS 系統。

線上 UPS

線上 UPS 系統使用雙轉換方法。這意味著，在這種 UPS 系統中，輸入交流電首先由整流器轉換為直流電以給 UPS 電池充電，然後此直流電由電源逆變器轉換回交流電以供給負載裝置。因此，線上 UPS 系統通常用於需要輸入和輸出之間電氣隔離的系統。典型線上 UPS 系統的方框圖如圖 2 所示。

在此係統中，整流器電路接收來自電源主線的交流電，並直接驅動逆變器電路。因此，它涉及兩個同時的轉換過程，因此被稱為雙轉換 UPS 系統。

在電源主線故障的情況下，整流器電路變得不活動，電池中儲存的直流電由逆變器轉換為交流電並提供給負載。一旦電源恢復，整流器電路又開始為電池充電。系統中還提供了限流機制，以防止電池過熱。雖然，由於線上 ups 系統的設計和使用的元件，其價格略貴。

線互動 UPS

線互動 UPS 系統以備用配置與交流電源並聯連線，以便這些系統可以與交流輸入系統互動。這些型別的 UPS 系統主要用於小型企業和辦公室。線互動 UPS 系統的方框圖如圖 3 所示。

在正常工作條件下，負載透過交流電源和雙向轉換器的並聯連線供電。轉換器為電池充電，並在電源主線斷開的情況下也為負載提供交流電。在這種型別的 UPS 系統中，還提供了一個旁路，當 UPS 無法工作時，它將負載轉移到旁路交流輸入。線互動 UPS 系統非常適合中高功率額定負載。

UPS 的應用

如今，UPS 系統在幾乎所有電氣和電子系統中都很常見。以下是不同型別 UPS 系統的一些重要應用：

• UPS 系統用於計算機資料中心。

• UPS 系統用於工業控制和監控系統。

• UPS 系統也用於電信系統。

• 它們還用於醫院、銀行、保險公司和其他商業應用，用於備用電源等。

結論

從以上討論可以得出結論，UPS 是一種電氣裝置，用於在電源主線故障時提供應急電源。現代 UPS 系統還能夠提供多種型別的保護，例如短路、低電壓、電壓波動、頻率變化等。

根據設計和操作，UPS 系統分為三種主要型別，即離線 UPS、線上 UPS 和線互動 UPS。UPS 系統廣泛用於計算機系統、房屋、企業和工業作為備用電源系統。