在分析UPS原理之前,我們先要知道兩種部件:
1,整流器:作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
2,逆變器:和整流器相反,逆變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,但是結(jié)構(gòu)要復雜了很多。
后備式UPS正常工作的時候,切換開關(guān)是接通著輸入和輸出的電力,也就是設(shè)備直接使用的是市電,同時整流器和電壓轉(zhuǎn)換器為蓄電池充電,逆變器處于非工作狀態(tài)。當市電電壓異常或者斷電時候,切換開關(guān)會自動切換連通蓄電池和逆變器,此時蓄電池和逆變器開始工作,向輸出端輸出電力,同時發(fā)出報警提示。
切換開關(guān)切換的時間一般是幾毫秒到十毫秒,對于計算機類設(shè)備的影響不大,但是切換剛開始的時候輸出的交流電的波形是方波而不是正弦波,所以對于一些供電質(zhì)量要求比較高的設(shè)備可能會有些影響。市面上還有一種叫做在線互動式UPS電源,其實本質(zhì)就是后備式UPS的一個加強版,正常工作的時候它的逆變器處于待機狀態(tài),在線互動式UPS采用智能控制,對雜波過濾的比較好,輸出電壓波形基本為正弦波,但是在市電斷電后切換到蓄電池供電時仍有切換時間。
我們再來看下在線式UPS的工作原理。
在線式UPS也叫做雙變換UPS,從圖中我們可以看到,市電經(jīng)過整流器整流后變成直流電,一部分給蓄電池充電,另一部分則是直接送到了逆變器進行逆變,把直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出,當市電出現(xiàn)問題時,蓄電池會向逆變器提供電力,保證電力的持續(xù)輸出,同時發(fā)出報警提示。因為其進行了“交流—-直流—-交流”兩次變換,所以叫做雙變換UPS。
看起來這樣的設(shè)計似乎有些多此一舉,其實不然,因為經(jīng)過電壓這樣的兩次轉(zhuǎn)換,不僅電源的轉(zhuǎn)換率高,而且輸出的電壓品質(zhì)非常高,沒有雜波,可以滿足對電源要求比較苛刻的設(shè)備,實際上雙變換這種技術(shù)已經(jīng)不算新鮮,我們周圍的很多電器(包括計算機)的電源的核心部分就是雙變換電路,也就是所謂的開關(guān)電源。因為逆變器是一直工作的,所以這類電源沒有所謂的“切換時間”,也就是輸出端始終是有平穩(wěn)的電壓輸出,也就不會有方波電壓出現(xiàn),保證了輸出電壓的平穩(wěn)。但是在實際應(yīng)用中,考慮到逆變器部分的突發(fā)問題,在線式UPS經(jīng)常會增加一路旁路市電作為緊急備用,一旦逆變器發(fā)生故障,切換開關(guān)會切換到備用的市電線路,當然這種情況發(fā)生的概率非常小。
講述完了兩者的基本工作原理,那么我們再總結(jié)下兩者的優(yōu)缺點:后備式UPS制作成本低,價格有很大優(yōu)勢,但是其在電源轉(zhuǎn)換的時候有切換時間和一定的雜波,基本用在小功率、對于電源反應(yīng)不是很敏感的場合,因此比較適合用于辦公室和家庭。
在線式UPS在本身不出問題的情況下可以做到“0切換時間”,并且電壓輸出平穩(wěn)無雜波,所以比較適合在機房和數(shù)據(jù)中心使用,而且現(xiàn)在的在線式 UPS還支持自檢、信息顯示和軟件遠程監(jiān)控等功能,現(xiàn)在的大功率UPS都是在線式的,而且還根據(jù)應(yīng)用場合定制出例如柜式、機架式等樣式。缺點是價格比較貴,不過現(xiàn)在有些廠商也開始推出低價格在線式UPS,甚至做了分體式設(shè)計,把主機和蓄電池分離,用戶可以自行配置蓄電池的數(shù)目來調(diào)節(jié)功率和控制成本。所以,從長遠來看,購買一款在線式UPS才是明智的選擇。