1 Что такое ИБП
ИБП, также известный как источник бесперебойного питания, представляет собой источник бесперебойного питания постоянного напряжения и постоянной частоты, который содержит устройства хранения энергии и инвертор в качестве основного компонента. В основном он обеспечивает бесперебойное питание для одного компьютера, компьютерной сетевой системы или другого силового электронного оборудования.
Источник бесперебойного питания ИБП — это устройство аварийного электропитания, которое может продолжать подавать питание на нагрузку и обеспечивать качество электропитания при выходе из строя или потери мощности основного источника питания, так что это не влияет на работу нагрузки. Он имеет основные функции бесперебойного переключения между двумя источниками питания, преобразования частоты, преобразования напряжения, изоляции помех и резервного копирования и широко используется в таких областях, как информационное оборудование для больших данных, промышленное резервное питание, торговые центры, банковские системы, железная дорога. системы и медицинское оборудование.
ИБП прошел процесс развития от динамического ИБП (вращающегося типа) к статическому ИБП (стационарному типу). Ранние динамические ИБП использовали маховик для хранения энергии, используя механическую энергию и двигатель для преобразования энергии. С развитием силовой электроники и технологии полупроводниковых материалов статические ИБП с тиристором в качестве сердечника постепенно заменяют динамические ИБП. Впоследствии были разработаны статические ИБП, в которых в качестве переключающих устройств использовались самоотключающиеся гигантские силовые транзисторы, силовые полевые транзисторы и биполярные транзисторы с изолированным затвором. Развитие электронных технологий и цифрового управления также способствовало преобразованию цепей управления ИБП из аналоговых в цифровые, что значительно улучшило их характеристики.
ИБП в основном состоит из выпрямителей, аккумуляторных блоков, инверторов и статических переключателей резерва. Когда электропитание в норме, ИБП стабилизирует электропитание и подает его на нагрузку, одновременно заряжая внутренний аккумуляторный блок; При прерывании электропитания ИБП преобразует электрическую энергию аккумуляторного блока в мощность переменного тока через инвертор и продолжает подавать питание на нагрузку, тем самым обеспечивая бесперебойное электропитание.
В соответствии с различными стандартами и характеристиками ИБП можно классифицировать по форме выходного сигнала, мощности, режиму ввода-вывода, принципу работы, структуре и сценариям применения. Общие методы классификации включают динамические ИБП и статические ИБП в соответствии с принципами их работы. Статический ИБП включает резервный, интерактивный, онлайновый и т. д.; В зависимости от системы электропитания он делится на один вход и один выход, три входа и один выход, три входа и три выхода и т. д.; По выходной мощности он делится на микро, малый, средний, большой и т. д.
2 типа ИБП
Онлайн интерактивный ИБП
Интерактивный онлайн-ИБП сочетает в себе высокую эффективность резервного ИБП с преимуществами высококачественного электропитания онлайн-ИБП. Когда сетевое питание в норме, оно напрямую подает питание на нагрузку от сети, минуя сложный процесс преобразования энергии, поэтому эффективность работы чрезвычайно высока и достигает более 98%. В то же время он также имеет функцию автоматической стабилизации напряжения, которая может грубо стабилизировать напряжение и поглощать некоторые помехи в электросети. Его метод стабилизации напряжения примерно такой же, как и у резервного типа, в основном с использованием реле для изменения метода отвода трансформатора. При высоком входном напряжении трансформатор понижается, а при низком входном напряжении трансформатор повышается с точностью стабилизации выходного напряжения 5% -10%.
Инвертор в ИБП этого типа имеет функцию двунаправленного преобразования и при питании от сети служит выпрямителем переменного/постоянного тока для зарядки аккумулятора; При отключении электроэнергии он преобразуется в инвертор постоянного/переменного тока, питающийся от батарей, и ИБП продолжает подавать питание на нагрузку. Форма выходного напряжения также может быть квазисинусоидальной, но из-за высокой выходной мощности могут существовать устройства, которым требуется, чтобы входное напряжение было синусоидальным в нагрузке, поэтому выходное напряжение инвертора линейного интерактивного ИБП в основном является синусоидальным. синусоидальная волна. Он также оснащен входными и выходными высокочастотными фильтрами, которые могут противостоять высокочастотным (дифференциальным и синфазным) помехам от напряжения сети.
Линейный интерактивный ИБП подходит для офисного и домашнего сетевого оборудования малого и среднего размера. В этих сценариях он не только отвечает определенным требованиям по защите электропитания, но также обладает преимуществами низкой стоимости, простой схемы и высокой надежности. Преобразователь также имеет функцию зарядки, и его зарядная способность выше, чем у резервного типа. Хотя выход ИБП все еще имеет время преобразования, оно короче, чем у резервного типа, обычно 4-6 мс. Если индуктор подключен последовательно между входным переключателем и автоматическим регулятором напряжения, инвертор может немедленно подавать питание на нагрузку при отключении сетевого питания, что может сократить время интерактивного преобразования линии до нуля и повысить помехоустойчивость. .
ИБП с двойным преобразованием
ИБП с двойным преобразованием обеспечивает стабильность и непрерывность выходного напряжения за счет двух преобразований мощности и широко используется в ключевых сценариях применения, таких как центры обработки данных, медицинские учреждения и финансовые учреждения.
Схема ИБП с двойным преобразованием состоит из выпрямителя/зарядного устройства, инвертора, зарядного устройства аккумулятора (дополнительно), выключателя аккумулятора и т. д. Выпрямитель/зарядное устройство преобразует входную мощность переменного тока в мощность постоянного тока, подает ее на инвертор и заряжает батарею при в то же время. При прерывании электропитания инвертор преобразует мощность постоянного тока аккумулятора в мощность переменного тока и подает ее на нагрузку.
Цепь ИБП двойного преобразования без байпаса состоит из выпрямителя/зарядного устройства, инвертора, зарядного устройства аккумулятора (опционально), выключателя аккумулятора и т. д. Современные системы ИБП часто оборудуются независимыми зарядными устройствами, преимуществом которых является возможность плавающего зарядного напряжения. Батарея не будет меняться в зависимости от нагрузки, что продлевает срок ее службы. Выключатель батареи используется для подключения или отключения батареи от выпрямителя или инвертора и может использовать тиристоры, диоды или механические переключатели.
В ИБП двойного преобразования с байпасом добавлен модуль переключения ИБП, позволяющий переключать ИБП из нормального режима в режим накопления энергии или наоборот.
Принцип работы ИБП с двойным преобразованием заключается в том, что входная мощность переменного тока сначала преобразуется в мощность постоянного тока с помощью выпрямителя, а затем преобразуется в мощность переменного тока с помощью инвертора. В то же время выпрямитель/зарядное устройство или независимое зарядное устройство заряжают аккумулятор. В нормальных условиях нагрузка питается от комбинации выпрямителя/инвертора. Когда показатели входного источника питания переменного тока сети превышают заданный предел мощности, ИБП переключается в режим накопления энергии, то есть комбинация батарея/инвертор подает питание на нагрузку, а временной интервал подачи питания представляет собой накопление энергии. время работы батареи или до тех пор, пока входной источник питания не вернется к пределу расчетной мощности ИБП, а затем не переключится в нормальный режим. При выходе из строя выпрямителя/инвертора или при мгновенной или продолжительной перегрузке ИБП переключится в режим работы байпаса, в котором нагрузка временно получает питание от байпасного источника питания (вход переменного тока 3). Для обеспечения бесперебойного преобразования выход инвертора и вход переменного тока 3 должны быть синхронизированы. Кроме того, если входное и выходное напряжение различаются, в цепи байпаса (вход переменного тока 3) необходимо установить трансформатор.
Нагрузка ИБП с двойным преобразованием всегда непрерывно питается от инвертора, независимо от того, питается ли инвертор от выпрямителя или от батареи. Выходное напряжение и частота ИБП не зависят от входного напряжения и частоты сети. Форма выходного сигнала представляет собой синусоидальную волну как в обычном режиме, так и в режиме накопления энергии. Благодаря изоляции нагрузки от сети электропитания с помощью выпрямителей и инверторов подавляются различные помехи от сети электропитания, что позволяет защитить от скачков/скачков напряжения, сетевых помех, пониженного напряжения, перенапряжения, молний, изменений частоты, искажений напряжения, гармоники напряжения, перебои в подаче электроэнергии и другие помехи в сети электропитания. Диапазон напряжений, допустимый для входного источника питания ИБП с двойным преобразованием, широк, а статическая и переходная точность выходного напряжения высока. При сбое входной мощности переменного тока он может мгновенно переключиться из нормального режима в режим накопления энергии без прерывания выходной мощности во время процесса преобразования, или, другими словами, время преобразования равно нулю. Однако при выходе из строя ИБП время перехода из нормального режима в режим байпаса составляет 1-4мс.
Онлайн ИБП
Онлайн-ИБП преобразует входную мощность переменного тока в мощность постоянного тока и обратно в мощность переменного тока, когда это необходимо, с высочайшим уровнем защиты электропитания, широко используемым в энергосистемах, компьютерных центрах обработки данных и других областях.
Online UPS всегда поддерживает свой инвертор в рабочем состоянии. Сначала он преобразует внешнюю мощность переменного тока в мощность постоянного тока через цепь, а затем преобразует мощность постоянного тока в высококачественную синусоидальную мощность переменного тока через высококачественный инвертор для вывода на компьютер. В условиях электроснабжения основной функцией является стабилизация напряжения и предотвращение радиоволновых помех; Во время отключения электроэнергии используйте резервный источник постоянного тока (аккумуляторный блок) для подачи питания на инвертор. Благодаря непрерывной работе инвертора не возникает проблем со временем переключения, что делает его пригодным для ситуаций со строгими требованиями к источнику питания.
Онлайн-ИБП делятся на два типа: без байпаса и с двойным преобразованием. Структура схемыИБП двойного преобразования без байпаса относительно прост и состоит из выпрямителя, инвертора, батареи и т. д. ИБП двойного преобразования с байпасом добавляют модуль переключателя ИБП, позволяющий ИБП переключаться из нормального режима в режим накопления энергии или наоборот. повышение гибкости и надежности системы.
Режим работы онлайн-ИБП следующий: при нормальном питании сети она проходит через схему фильтра поглощения перенапряжений → цепь переменного тока в постоянный → цепь постоянного тока → цепь переменного тока → а затем преобразует выходную мощность переменного тока для питания нагрузки, в то время как одновременно заряжать аккумулятор; Как только схема управления микропроцессора обнаруживает сбой в подаче питания, она немедленно разряжает батарею → преобразует мощность постоянного тока в цепь переменного тока → и преобразует выходную мощность переменного тока для питания нагрузки. Если схема управления микропроцессором обнаруживает неисправность ИБП, ИБП использует реле (РЕЛЕ) для отключения байпаса (BYPASS), подачи питания на нагрузку от сети и подачи звукового предупреждения пользователю.
Онлайн-ИБП имеет множество преимуществ, например, синусоидальный выходной сигнал. Как в режиме сети, так и в режиме батареи, он может выдавать синусоидальный источник питания с низким уровнем искажений, обеспечивая наилучшую гарантию мощности для нагрузочных устройств пользователей; Нулевое время преобразования: при отключении или восстановлении сетевого питания ИБП не требует времени на переключение между режимом сети и режимом батареи, что эффективно обеспечивает надежность работы нагрузки; Функция обнаружения нулевого провода на входе. Во избежание обратного подключения нулевого провода на входе питания ИБП имеется функция обнаружения обратного подключения нулевого провода; Гуманизированный выход байпаса, входное нормальное питание от сети, по умолчанию выход байпаса отсутствует, должен быть включен для нормального выхода инвертора, но может быть изменен на «питание от сети имеет выход байпаса» через конфигурацию программного обеспечения; Функция TVSS, также известная как функция защиты от перенапряжения, ПОДАВЛЕНИЕ ПЕРЕХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, используется для факс-телефона, модема, сети и других функций защиты преобразования; Горячее резервное копирование двух машин. Если выключение наиболее важного нагрузочного оборудования пользователя категорически запрещено, модели мощностью 6 кВА и более могут полностью поддерживать функцию горячего резервирования двух машин. Пользователи могут использовать два ИБП для основного и резервного использования. Когда один из них выходит из строя, за подачу электроэнергии отвечает другой; Коррекция входного коэффициента мощности с функцией коррекции входного коэффициента мощности. В условиях полной нагрузки входной коэффициент мощности может достигать 0,95 или выше, так что среда электросети пользователя не будет загрязняться; Запуск постоянного тока. В случае отключения электроэнергии, если для запуска компьютера или другого нагрузочного оборудования необходим ИБП, батарею можно использовать непосредственно для запуска постоянного тока, что делает использование ИБП более удобным и надежным; Защита от байпаса и функция байпасного источника питания значительно расширяют возможности ИБП по реагированию на аварийные ситуации. В то же время, когда к нагрузочному оборудованию пользователя предъявляются особые требования к источнику питания, например, к не слишком высокому напряжению, предусмотрена защита напряжения байпасного источника питания для защиты нагрузочного оборудования пользователя от опасностей высокого напряжения; Функция автоматического запуска. Если сетевое питание ненормально и переходит в режим питания от батареи до тех пор, пока оно не будет отключено, ИБП выключится. Когда электропитание вернется в нормальное состояние, ИБП автоматически запустится и обеспечит нормальное питание без необходимости включения каждого из них; Конструкция долгосрочного источника питания, предоставляющая пользователям комплексные варианты долгосрочного использования машины, оснащенной подходящими аккумуляторными блоками, может позволить пользователям разряжаться в течение примерно 8 часов, чтобы удовлетворить требования различных сред энергосистемы; Долговечные машины обладают мощными возможностями зарядки. Помимо увеличения времени разряда, аккумулятор также обладает высокой способностью к перезарядке, обеспечивая начальный зарядный ток около 5-10А; Функция самопроверки может имитировать ситуацию отключения электроэнергии и перейти в режим работы от батареи для подачи питания. Эту функцию можно выполнить в любое время с помощью кнопки самопроверки на панели или совместно с программным обеспечением мониторинга; Сильная защита от помех, разработанная в соответствии с международными стандартами EN50091-2 и стандартами серии IEC61000-4, эффективно повышает безопасность и надежность использования ИБП; Может использоваться совместно с генератором с широким диапазоном входного напряжения и частоты, что позволяет использовать его совместно с генераторами основных марок в течение более длительного периода времени. В то же время он эффективно устраняет недостаточную мощность, вырабатываемую генератором, обеспечивая чистый, безопасный и стабильный источник питания для нагрузки; Может выдерживать индуктивные нагрузки; Загрузите программное обеспечение. Чтобы сделать управление ИБП более удобным и эффективным для пользователей, на веб-сайте можно бесплатно загрузить программное обеспечение для мониторинга для обеспечения интеллектуального управления; Слот, оснащенный интеллектуальным слотом. Пользователи могут выбрать карту AS400 для передачи сигналов связи стандарта IBM AS400. Пользователи могут использовать интерфейс AS400 для удаленного дисплея, включая звуковую сигнализацию и световые дисплеи. Альтернативно вы можете приобрести карту WinPower CMC (карта централизованного мониторинга) и использовать программное обеспечение для мониторинга, чтобы компьютер мог одновременно контролировать рабочее состояние нескольких локальных онлайн-систем ИБП.
Другие типы ИБП
Включая башенные ИБП и модульные ИБП. ИБП Tower имеет независимую трехфазную структуру с низкой вероятностью отказа внутренних компонентов и коротким временем обслуживания, что делает его подходящим для центров обработки данных высокого уровня. Модульный ИБП обеспечивает резервирование силовых модулей за счет параллельной работы, что имеет преимущества более низкой стоимости одной машины и немного более высокой эффективности, но имеет более высокую частоту отказов.
Высокочастотные машины и модульные источники питания ИБП имеют ряд уникальных преимуществ и недостатков. Высокочастотный источник питания ИБП для машин, также известный как модульный высокочастотный ИБП, имеет интеллектуальную модульную конструкцию выдвижного типа. Он может удовлетворить требования к входной мощности и надежности за счет добавления или удаления модулей ИБП в шкафу, обеспечивая большую гибкость и достигая максимальной экономической эффективности. Он имеет простую функцию подключения и отключения, что не только соответствует требованиям по выходной мощности и надежности за счет добавления или удаления модулей внутри шкафа, но также позволяет проводить онлайн-обслуживание, пока позволяет резервирование, сводя к нулю время ремонта. Внедрение технологии полного контроля, объединяющей передовые технологические достижения в области силовой электроники и автоматического управления, является важной вехой в технологической революции в отрасли ИБП. Высокочастотный источник питания ИБП имеет небольшой размер и легкий вес; Сильная адаптируемость к колебаниям сетевого напряжения; Входной коэффициент мощности сети может достигать 0,99 или выше, что снижает содержание гармоник входного тока сети до менее 5 %, минимизирует загрязнение электросети и устраняет звуковой шум (в том числе электрический). механический шум). Но в высокочастотных машинах должны использоваться высокочастотные IGBT, способные работать в ИБП с частотой 20 кГц. Эти IGBT дороги, имеют ограниченное питание, строгие рабочие зоны по напряжению и току, плохую ударопрочность, низкую надежность и высокую частоту отказов.
Модульный ИБП — это система, которая разделяет силовые компоненты высокочастотного ИБП на отдельные силовые модули, которые затем выводятся параллельно. Кроме того, модуль переключения байпаса и блок управления также выполнены в виде модульных блоков, так что весь ИБП состоит из модулей, расположенных друг над другом. Самая большая особенность модульных ИБП заключается в том, что силовая часть может легко обеспечить функцию резервирования. Пока избыточная мощность пропускной способности ИБП превышает мощность одного модуля, силовая часть ИБП может обеспечить резервирование «N+1», тем самым повышая надежность электропитания ИБП. Еще одним преимуществом модульных ИБП является их высокая доступность. В случае выхода модуля из строя его можно заменить напрямую, что обеспечивает очень короткое время ремонта и удобное обслуживание. Кроме того, в модульных ИБП часто упоминается модель «роста при инвестировании», что означает, что пользователи могут приобретать меньше модулей питания на начальном этапе строительства, а затем приобретать модули питания для расширения ИБП после того, как количество пользовательских устройств увеличится в ходе роста бизнеса. Системная структура модульных ИБП очень гибкая, а концепция конструкции силовых модулей заключается в том, что их можно легко снимать и устанавливать во время работы системы, не влияя на ее работу и выходную мощность, что позволяет планировать инвестиции для достижения «расширения по требованию» и позволяет пользователей для достижения «динамического роста» с развитием бизнеса. Это не только удовлетворяет потребности в расширении оборудования на более позднем этапе, но и снижает первоначальную стоимость покупки.