所谓不间断电源就是当交流电网输入发生异常或中断时,它可以继续向负载供电,并能够保证供电质量,使负载供电不受影响。这种供电装置称为不间断电源装置,或者称为不间断供电系统,简称UPS(Uninterruptible Power System)。不间断供电装置依据其向负载提供的是交流还是直流可分成两大类型,即直流不间断供电系统和交流不间断供电系统,但习惯上人们总是将交流不间断供电系统简称为UPS。正因为如此,本书也沿用这一习惯称呼而将交流不间断电源简写为UPS。
所谓动态UPS就是指供电不间断是靠动能来实现的,也就是早期的采用柴油发电机—电动机—发电机组来实现电能变换的装置,其结构如图1-1所示。当电网供电正常时,交流电驱动交流电动机旋转,从而带动交流发电机和同轴的惯性K轮同速运转,由发电机发电供给负载。当电网电压出现波动或某些尖峰干扰时,由于惯性飞轮的作用,较短时间的电压波动或短时间干扰并不影响惯性飞轮的正常运转,从而保证了负载上电压的稳定性;一旦电网供电间断,电动机就停止运转.这时发电机依靠同轴飞轮上所储存的巨大动能而继续发电,使负载的供电时间得以延长,以便现场工作人员保护现场。但在这种方案中,依靠动能储存的飞轮延长市电断电时的供电时间势必受到限制。
静止式(静态)UPS与动态(旋转式)UPS相比较而言,没有电动机、发电机和飞轮之类旋转体,它通过由功率半导体器件组成的电能变换主电路对电能实现变换。现在人们概念中的UPS均是静止式UPS。静止式UPS的经典方案如图1-2所示,其原理是:电网正常时,市电经整流器变成直流,再经逆变器将直流变成交流,后经转换开关送给负载;在电网异常时,由蓄电池给逆变器提供直流电能,经逆变器变成交流后送给负载;当整流器、逆变器或蓄电池等单元出现故障时,可经过转换开关将市电旁路给负载。
动态UPS结构图
对静止型UPS而言,按其工作方式又可分为在线式(online)和后备式(offline)两种,但无论是后备式还是在线式UPS,其基本结构大体相同,只是在工作方式上和为负载供电的质量上有一定的差异。说明在线式和后备式UPS的异同点,同时说明在线式和后备式的含义。