'n Ononderbreekbare kragvoorsiening (UPS), ook bekend as 'n battery-onderskerming, verskaf terugvoorsiening van krag wanneer jou gewone kragbron uitval of die spanning tot 'n onaanvaarbare vlak daal.
ʼN UPS maak dit moontlik om 'n rekenaar en gekoppelde toerusting veilig en geordend af te skakel.
Die grootte en ontwerp van 'n UPS bepaal hoe lank dit krag sal voorsien.
UPS-topologieë
Verskillende UPS-topologieë bied spesifieke vlakke van kragbeskerming.
ʼN UPSEN UPS behoort aan een van hierdie drie topologieë: stand-by, lyn-interaktief en dubbelomsetting.
Stand-by is die mees basiese UPS-topologie. 'n Stand-by UPS maak gebruik van battery-onderskerming by algemene kragprobleme soos 'n kraguitval, spanningdalings of spanningpieke.
Wanneer die ingekomende nutskrag onder of bo veilige spanningvlakke daal of styg, skakel die UPS oor na Gelykstroom-batterykrag en keer dit dan om na Wisselstroomkrag om die gekoppelde toerusting aan te dryf.
Hierdie modelle is ontwerp vir verbruikers-elektronika, instapvlak-rekenaars, POS-stelsels, sekuriteitstelsels en ander basiese elektroniese toerusting.
'n Lyn-interaktiewe UPS sluit tegnologie in wat dit in staat stel om klein kragfluktuasies (onder-spannings- en oor-spanningsvoorvalle) reg te stel sonder om na die battery oor te skakel.
Hierdie tipe UPS het 'n outotransformator wat lae spanning (bv. bruinuitvalle) en oor-spanning (bv. swelle) reguleer sonder dat dit na die battery hoef oor te skakel.
Lyn-interaktiewe UPS-modelle word tipies gebruik vir verbruikers-elektronika, persoonlike rekenaars, spelestelsels, tuisbioskoop-elektronika, netwerktoerusting en instap- tot middelvlakbedieners.
Hulle verskaf krag tydens sulke gebeure soos 'n swart uitval, spanning-inval, spanningpiek of oor-spanning.
'n Dubbelomsetting (aanlyn) UPS verskaf konsekwente, skoon en byna perfekte krag ongeag die toestand van die ingekomende krag.
Hierdie UPS-afleweringstelsel omskakel inkomende wisselstroom (AC)-krag na gelystroom (DC), en dan weer terug na wisselstroom. UPS-stelsels met hierdie tegnologie werk 100 persent van die tyd op geïsoleerde gelystroom en het 'n nul-oordragtyd omdat hulle nooit na gelystroom hoef oor te skakel nie.
Dubbel-omskakelings-UPS-stelsels is ontwerp om missie-kritieke IT-toerusting, data-sentruminstallasies, hoogwaardige bedieners, groot telekommunikasie-installasies en -bergingtoepassings sowel as gevorderde netwerktoerusting teen beskadiging te beskerm wat veroorsaak word deur 'n kraguitval, spanningverlaging, spanningstoot, oorspanning, spanningpiek, frekwensiegeruis, frekwensieverandering of harmoniese vervorming.
Sinuskurwe-uitset: Die hoogste gehalte-vormgawe van uitset is die sinuskurwe, wat 'n gladde, herhalende ossillasie van wisselstroom is.
Ondernemingsvlak-UPS-stelsels lewer sinuskurwe-krag om sensitiewe elektroniese toerusting te dryf. Sinuskurwe-uitset verseker dat toerusting wat aktiewe PFC-kragversorgings gebruik, nie afskakel wanneer daar van nutskrag na batterykrag oorgeskakel word nie.
Gesimuleerde sinusvormige uitset. 'n Benaderde sinusvormige uitsetgolfvorm. Dit gebruik puls-golfmodulasie om 'n trapsgewyse, benaderde sinusgolf te genereer om meer koste-effektiewe battery-ononderbreekbare kragversorging vir toerusting wat nie 'n sinusvormige uitset vereis nie.
Die tegnologie wat gebruik word om hierdie tipe kraguitset te produseer, is goedkoper om te vervaardig en kom algemeen voor in stand-by- en lyn-interaktiewe UPS-stelsels.
Wanneer 'n UPS-stelsel gekies word, kom die aanvanklike koste noodwendig ter sprake en dit kan soms lei tot organisasies wat 'n minderwaardige produk teen 'n laer prys koop. Dit is egter noodsaaklik om die klein print te nakien om te verseker dat u 'n modulêre stelsel gekies het wat werklik die bedoelde taak sal verrig: die kritieke krag van u data sentrum beskerm met die hoogste vlak van beskikbaarheid.
Interessant genoeg word kostebesparings met sommige van die hoër gehalte UPS-stelsels dikwels oor die lang termyn bewerkstellig deur verhoogde doeltreffendheid, wat lei tot laer bedryfskostes en 'n laer algehele totale eienaarskapskoste (TCO), dus is dit gewoonlik die moeite werd om 'n volledige kosteanalise te doen.
Soos hul primêre doelwit, hoe kan data sentrums 'n UPS kies om beskikbaarheid te maksimeer? Fundamenteel moet daar geen moontlike enkel punt van mislukking wees nie. Dit is krities om die konfigurasie en die definisie van 'n modulêre stelsel noukeurig te verstaan voordat die transaksie afgehandel word.
Op die mees basiese vlak word 'n enkele, selfstandige UPS-eenheid wat 'n kritieke las beskerm, bekend as 'n N-stelselkonfigurasie. 'n Selfstandige UPS het egter geen veerkragtigheid nie indien die eenheid 'n fout ontwikkel of vir voorkomende onderhoud afgeskakel is. Deur 'n tweede selfstandige UPS-eenheid van dieselfde nominalsikaping parallel te skakel, word veerkragtigheid verskaf en dit staan bekend as 'n N+1-konfigurasie. Dit sou moontlik wees om verskeie selfstandige eenhede van 'n individuele kleiner kapasiteit parallel te skakel om dieselfde filosofie toe te pas.
'n Ander definisie van modulêr is 'n selfstandige UPS wat in 'n modulêre formaat ontwerp en vervaardig is. Die hoofkomponente soos die gelykrigter, omvormer en statiese skakelaar is modulêr. Indien daar byvoorbeeld 'n probleem met die gelykrigter is, kan dit maklik vervang word. Die uitdaging met hierdie konfigurasie is dat indien een komponent faal, die hele UPS-funksionaliteit daarmee saam uitval. Dit mag 'n modulêre stelsel wees, maar sy beskikbaarheidsvlak sal nie betroubaar wees nie.
‘n Betere oplossing is wat ons noem: ‘n werklike modulêre UPS. Dit is waar verskeie afsonderlike UPS-module binne ‘n raam ingesluit is. Al die afsonderlike module is UPS’e op hul eie, almal met ‘n gelykrigter, omvormer en statiese skakelaar, en almal wat aanlyn parallel met mekaar bedryf word. Byvoorbeeld, ses 50 kW UPS-module kan tipies binne ‘n enkele raam ingesluit wees om ‘n veerkragtige konfigurasie van 300 kW N+1 te bied. Indien nodig, neem dit net ‘n paar oomblikke (ongeveer 30 sekondes) om ‘n module terwyl die stelsel aan die werk is te vervang, terwyl die res van die module steeds die kritieke las beskerm.
Die stelsel hoef op geen stadium na onderhouds-omseiling oorgeskakel te word nie en dus nie na rou hoofstroom nie.
Sommige ander modulêre stelsels sluit die gelykrichter en omvormer binne hul module in, maar die statiese skakelaar is gesentraliseer en afsonderlik. Dit lei tot 'n moontlike enkel punt van mislukking. Dit kan net 'n paar minute neem om 'n afsonderlike statiese skakelaar te vervang, maar afhangende van die ligging, kan dit vir 'n onderhou-ingenieur verskeie ure neem om by die werf uit te kom om dit te vervang. Tydens daardie tyd kan die stelsel nie na statiese omseiling oorskakel nie. Met 'n ware modulêre stelsel, waar die statiese skakelaar in elke module ingesluit is, bly die res van die module in die UPS-raam die las beskerm totdat dit vervang kan word. Dit verhoog die beskikbaarheidsvlak drasties.
Ons het ons nuutste generasie ware modulêre UPS-stelsel ontwikkel wat 'n kragfaktor van meer as 0,99 bied, met 'n lae totale eienaarskapskoste (TCO) deur sy Maksimumdoeltreffendheidsbestuur (MEM) en lae energieverliese. Ons ontwerpteams het vir baie jare saam met data-sentrums gewerk aan die voorfront van tegnologiese ontwikkeling.
1. Hoëfrekwensiemasjien:
Deur hoëfrekwensie-skerpte-tegnologie te gebruik, word hoëfrekwensie-skerpte-elemente gebruik om die UPS van kragfrekwensietransformers in gelykrigters en omsetters te vervang, wat algemeen bekend staan as hoëfrekwensiemasjiene. Hoëfrekwensiemasjiene is klein van grootte en het 'n hoë doeltreffendheid.
2. Kragfrekwensiemasjien:
UPS wat 'n kragfrekwensietransformer as gelykrigter- en omsetterkomponente gebruik, staan algemeen bekend as 'n kragfrekwensiemasjien.
Hoëfrekwensiemasjien teenoor industriele frekwensiemasjien.
2-1: Die hoëfrekwensiemasjien het nie 'n isolasietransformator nie, en sy uitsetnullyn het hoëfrekwensiestrome, wat hoofsaaklik van die harmoniese steuring van die hoofkragnetwerk, die pulsierende stroom van die UPS-omskakelaar en die hoëfrekwensie-omskakelaar, en die harmoniese steuring van die las afkomstig is. Die steuringspanning is nie net hoog in waarde nie, maar ook moeilik om te verwyder. Die uitsetnul-grondspanning van die kragfrekwensiemasjien is egter laer, en daar is geen hoëfrekwensiekomponent nie, wat belangriker is vir die kommunikasiesekuriteit van die rekenaarnetwerk.
2-2: Daar is geen transformatorisolering vir die uitset van die hoëfrekwensiemasjien nie. Indien die omskakelaar-kragtoestel kortgesluit raak, sal die hoë Gelijkstroomspanning op die Gelykstroombus (DCBUS) direk op die las toegepas word, wat 'n veiligheidsrisiko skep; hierdie probleem kom egter nie by die kragfrekwensiemasjien voor nie.
2-3: Die kragfrekwensiemasjien het 'n sterk vermoë om lasimpakte te weerstaan.
1. Die energieverhouding is relatief hoog. Met ’n hoë energie-opslagdigtheid het dit 460–600 Wh/kg bereik, wat ongeveer 6–7 keer dié van lood-suur-batterye is;
2. Die lewensduur is lank en kan meer as 6 jaar bereik. Die battery met litium-yster-fosfaat as die positiewe elektrode word by 1C (100% DOD) gelaai en ontlaai, en het ’n rekord van 10 000 siklusse gebruik;
3. Die nominaal spanning is hoog (die enkel werkspanning is 3,7 V of 3,2 V), wat ongeveer gelyk is aan die reeks spanning van 3 nikkel-kadmium- of nikkel-metaalhidried-ladingsbare batterye, wat gerieflik is om 'n batterypak te vorm;
4. Met hoë drywingsvermoë kan die litiumysterfosfaat-litiumioonbatterye wat in elektriese voertuie gebruik word, 'n laai- en ontlaai-vermoë van 15–30 C bereik, wat gerieflik is vir hoë-intensiteit opstartversnelling;
5. Die selfontlaai-tempo is baie laag, wat een van die mees uitstaande voordele van die batterye is. Tans kan dit gewoonlik minder as 1% per maand bereik, wat minder as 1/20 van die nikkel-hidro-batterye is;
6. Lig van gewig: die massa is ongeveer 1/5–1/6 van die lood-suurbatterye by dieselfde volume;
7. Sterk aanpasbaarheid by hoë en lae temperature: dit kan in 'n omgewing van –20 °C tot 60 °C gebruik word; nadat dit verwerk is, kan dit selfs in 'n omgewing van –45 °C gebruik word;
8. Groen en omgewingsbeskerming: ongeag of dit vervaardig, gebruik of uit diens gestel word, bevat of produseer dit nie enige giftige en skadelike swaar metaalelemente en stowwe soos lood, kwik, kadmium, ens. nie;
9. Vervaardiging verbruik basies geen water nie, wat baie voordelig is vir lande wat aan water tekort ly.
Die battery is 'n belangrike deel van die UPS-ononderbreekbare kragversorgingstelsel. Redelike onderhoud van die battery kan die vervaltempo van die battery verminder, die dienslewe van die battery verleng, die frekwensie van batteryvervanging grootliks verminder en bedryfskoste effektief bespaar.
1. Die handhaaf van 'n geskikte omgewingstemperatuur kan die dienslewe van die UPS-battery verleng
Algemeen gesproke is die omgewingstemperatuur die faktor wat die UPS-ononderbreekbare battery beïnvloed. Algemeen gesproke is die beste omgewingstemperatuur wat deur batteryvervaardigers vereis word, tussen 20 en 25 °C. Hoewel ’n toename in temperatuur die ontlaaiingsvermoë van die battery verbeter, is die prys wat betaal word dat die leeftyd van die battery drasties verkort word. Soos deur die toetsresultate aangedui, sal die leeftyd van die UPS beduidend verminder vir elke 10 °C-toename wanneer die natuurlike temperatuur bo 25 °C is. Tans word die batterye wat in UPS-eenhede gebruik word, gewoonlik onderhouingsvrye, versegelde lood-suur-batterye, en die ontwerpleeftyd is gewoonlik vyf jaar — ’n leeftyd wat slegs bereik kan word onder die omgewingstoestande wat deur die batteryvervaardiger vereis word. Indien hierdie spesifieke omgewingstoestande nie gehandhaaf word nie, sal die werklike leeftyd grootliks wissel. Daarbenewens sal ’n toename in omgewingstemperatuur lei tot ’n versterking van die interne chemiese aktiwiteit van die battery, wat op sy beurt ’n groot hoeveelheid hitte-energie genereer wat weer die temperatuur van die omgewing sal verhoog. Hierdie kwaadaardige sirkel sal die verkorting van die battery se leeftyd versnel.
2. Laai en ontlaai die UPS-ononderbreklike battery gereeld
Die dryfspanning en ontlaaisspanning in die UPS-kragvoorsiening is by die vervaardigingsaanleg na die nominaalwaarde afgestel, en die ontlaaistroom neem toe met die toename van die las. Die las moet tydens gebruik redelik afgestel word, soos byvoorbeeld deur die aantal eenhede elektroniese toestelle soos rekenaars te beheer. Onder normale omstandighede behoort die las nie meer as 60% van die nominaallas van die UPS te oorskry nie. Binne hierdie bereik sal die battery nie oorontlaai word nie.
Aangesien die UPS vir 'n lang tyd aan die hoofkragvoorsiening gekoppel is, sal die battery in 'n omgewing met 'n hoë kragvoorsieningskwaliteit en min voorkomste van hoofkragonderbrekings vir 'n lang tyd in 'n dryf-ladetoestand wees, wat met tyd tot 'n afname in die aktiwiteit van die onderlinge omskakeling van chemiese energie en elektriese energie in die battery sal lei, en verouering versnel. En die dienslewe verkort. Daarom moet dit een keer elke 2–3 maande volledig ontlaai word, en kan die ontlaaityd volgens die kapasiteit van die battery en die grootte van die las bepaal word. Na 'n volledige lasontlading moet dit volgens die voorskrifte vir meer as 8 ure herlaai word.
3. Tydige vervanging van afgedankte/slegte UPS-ononderbreekbare kragvoorsieningsbatterye
Op hierdie stadium wissel die aantal stoorbatterye wat met groot en middelgroot UPS-kragvoorsienings toegerus is, van 3 tot 80, of selfs meer. Hierdie enkelbatterye word deur ‘n stroombaan met mekaar verbind om ‘n batterybank te vorm wat aan die behoeftes van die UPS se GVKragvoorsiening voldoen. Tydens die voortdurende bedryf en gebruik van die UPS lei verskille in prestasie en gehalte onvermydelik tot ‘n agteruitgang in die prestasie van individuele batterye, waarna hul stoorvermoë nie meer aan die vereistes voldoen nie en hulle beskadig raak. Wanneer sommige batterye in die batterybank beskadig is, moet onderhoudspersoneel elke battery ondersoek en toets om beskadigde batterye uit te sluit. Wanneer ‘n nuwe battery vervang word, moet u probeer om dieselfde tipe battery van dieselfde vervaardiger te koop, en dit is verbode om suurvaste batterye, geslote batterye en batterye met verskillende spesifikasies te meng.
Die PWM-solbeheerder gebruik drie laai-modusse: sterk-lading, gebalanseerde lading en dryflading.
Sterk-lading:
ook bekend as direkte lading, is vinnige lading; wanneer die battery-spanning laag is, word die battery met 'n hoë stroom en relatief hoë spanning gelaaai.
Gebalanseerde lading:
Nadat die intensiewe lading voltooi is, staan die battery vir 'n tydperk stil. Wanneer die spanning tot 'n sekere waarde daal, gaan die battery oor na die gebalanseerde lading-toestand om 'n eenvormige en konsekwente battery-eindspanning te verseker.
Dryflading:
Nadat die gelykvormige lading voltooi is, staan die battery ook vir 'n tydperk stil. Wanneer die spanning tot die onderhoudspanning daal, is die battery in die dryflading-fase, sodat die battery in die laai-toestand gehou kan word sonder oorlading.
Die MPPT-solbeheerder gebruik MPPT-beperkte-stroom-lading, konstante-spanning-gelykvormige-lading en konstante-spanning-dryflading.
MPPT-beperkte-stroom-lading:
wanneer die batteryspanning baie klein is, word die MPPT-laaistand gebruik; die uitsetkrag van die sonpanele word na die battery-einde gepomp. Wanneer die ligintensiteit baie sterk is, neem die uitsetkrag van die sonpanele toe en bereik die laaistroom die drempelwaarde, wat die beëindiging van die MPPT-laaistand en oorgang na konstante-stroom-lading veroorsaak;
Wanneer die ligintensiteit swakker word, skakel dit oor na die MPPT-laaistand.
Konstante-spanningslading:
die battery wissel outomaties tussen die MPPT-laaistand en die konstante-stroom-laaistand, wat saamwerk om die battery-spanning tot by die versadigingspanning te bring; dit tree dan die konstante-spanningslaaifase binne, waar die battery-laai-stroom geleidelik afneem tot 0,01C, waarna die laaifase beëindig word en oorgaan na die dryf-laaifase.
Konstante-spanningsdryflading:
die battery word gelad teen ’n spanning wat effens laer as die konstante spanning is.
Hierdie fase word hoofsaaklik gebruik om die energie wat deur selfontlading van die battery verbruik word, aan te vul.
Beginsel van sagte begin van die omskakelaar:
1. 'Inverter soft start' beteken dat die spanning geleidelik van nul na die nominaal-spanning verhoog word, sodat daar geen impakmoment gedurende die hele proses van die motor se begin nie is, maar eerder 'n gladde beginbewerking.
2. Die sagte beginapparaat is 'n nuwe motorbeheertoestel wat sagte begin, sagte stop en verskeie beskermingsfunksies van die motor integreer. Sy hoofsamestelling bestaan uit 'n drie-fase parallelle tiristor en sy elektroniese beheersirkuit wat in reeks tussen die kragbron en die beheerde motor gekoppel is. Verskillende metodes word gebruik om die geleidingshoek van die drie-fase omgekeerde parallelle tiristor te beheer, sodat die insetspanning van die beheerde motor volgens verskillende vereistes verander en verskillende funksies verwesenlik kan word.
Die funksie van die inverter se sagte beginfunksie:
1. Op die oomblik wanneer die omvormer aangeskakel word, word die omvormer aan die brand gestel, maar daar sal ’n vertraging van ongeveer 2 sekondes wees voordat dit 220 V lewer. Die spanning sal nie dadelik 220 V bereik nie, maar sal stadig vanaf 100 V styg na 220 V, ja. Beskerming van die omvormer self.
2. Byvoorbeeld, ’n gewone omvormer met ’n drywing van 1000 W sal 1000 W lewer sodra die omvormer aangeskakel word. Indien dit ’n sagte begin is, sal die uitset voortdurend styg: 700 W–800 W–900 W–1000 W.