双向逆变器
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2023年3月1日发(作者：签字仪式)安时数AH反映电池容量大小的指标之一其定义是按规定的电流进行放电的时间。相
同电压的电池安时数大的容量大相同安时数的电池电压高的容量大。通常以电压和
安时数共同表示电池的容量如12V/7AH、12V24AH、12V/65AH、12V/100AH。稳
压精度指输出端电压的相对变化量为一百分数越小越好。当输入电压或负载发生变
化时UPS的输出电压也会升高或降低变化越小说明稳压精度越高。不间断电源
UPSUninterruptiblePowerSystemorSupply是由电池组、逆变器和其他电路组成能在
电网停电时提供交流电力的电源设备。UPS具有以下几项基本功能1电网电压正
常时市电电压通过UPS稳压后供应给负载使用性能好的UPS本身就是良好的交流稳
压器同时它还对机内的电池进行充电贮存后备能量。2电网电压异常时欠压、过压、
掉电、干扰等UPS的逆变器将电池组的直流电能转换成交流电能维持对负载的供电。
3UPS在电网供电和电池供电之间自动进行转换确保对负载的不间断供电。一般的
电脑设备允许有很小的电力间断切换时间10ms以内但精密的电脑设备和通信设备
不允许电力有间断切换时间0ms所以应确认你需要的UPS切换时间究竟是多少。无
功功率单位是VA它不为负载所吸收因此称为无功功率它组成了视在功率的另一
部分。降低无功功率有利于提高电网的利用率。线压降电流经过线路会由于线路阻
抗产生损失形成线压降。线压降与线路的长度成正比与线路的截面积成反比。备用
电源系统原主要指柴油发电机、汽油发电机等等这些在早期UPS未出现时在市电中
断时作为备用的电力设备。但UPS出现后由于UPS有更多的优点起到动态响应迅速
稳定调节输出更可消除吸收电源外在不良影响保护电器设备。因而当代备用电源中
UPS逐渐占据了较大的比例。MCU采用计算机硬件和软件技术的微控制单元。油
机通常指柴油或汽油发电机。噪音用来描述人体对声音定量感觉的物理量一般用
dB描述UPS的噪音一般在40—80dB。有功功率单位是W是负载真正吸收转换的能
量部分它组成了视在功率的一部分。差模干扰/共模干扰DifferentialMode指干扰杂
讯流通路径的方式。凡是来自电源火线HOT而经由零线NEUTRAL的杂讯称为差模
杂讯。凡是来自电源火线HOT或零线NEUTRAL而经由地线的杂讯称为共模杂讯。
一般杂讯所经由的不是共模路径就是差模路径因此可对不同路径的杂讯采用不同的
处理以滤波、屏蔽等手段来消除。IGBT共有三个级一般为G、E、C通过G、E间加
控制信号时可以改变E、C间的导通和截止。IGBT为电压型驱动器件具备MOSFET
的高速开关特性和晶体管的低导通电阻。重开机指不间断电源在市电恢复正常后重
新打开。它可以通过手动的方式重新启动或是由软件预先设定UPS发生保护后重开
机起到复位的作用。传导干扰EMI通过电源线传播的电磁干扰杂讯。充电器用来
对电池进行充电使其充满电荷能量的一种装置。注1电池的容量越大所需的充电
电流越大否则需要很长的充电时间。2选择合适的充电模式有利于保护电池和提高
充电效率。3长延时UPS的充电器不能用标准机的充电器替代。4充电器的损坏
有可能导致整组电池的失效。电源调整率输入发生变化时输出端的稳压精度。输
入频率范围我国电网标准频率是50HzUPS允许市电频率有一定的变化范围在这个范
围内UPS同步跟踪市电频率超出则以本机频率输出。电流峰值系数CF电流峰值系
数是指电流周期波形的峰值与有效值之比。由于计算机性负载接受正弦波电压时其
吸收的能量不一定按正弦规律会产生较高的峰值电流介于2.4-2.6倍的电流因此UPS
设计时应能提供CF值大于3的电流以满足电脑性负载的应用。电池/电池组UPS所使
用的电池通常是密闭铅酸免维护电池。这种电池的物理化学特性使其在充放电过程
中几乎没有水分的损失不需补充加水密闭结构能够任意放置也没有腐蚀气体产生免
去维护的烦恼。标准的电池电压有2V、4V、6V、12VUPS最常用的是12V。一只电
池电压不够就用多只串联使用形成电池组。注密闭铅酸免维护电池的寿命其实与如
何使用及使用环境密切相关应注意以下几点1不能长期存放不使用这样电池会失
去活性最终导致失效。2电池合适的环境温度是二十度左右高于四十度寿命会缩短
低于零度则有效容量下降。3深度放电以后要及时回充经常深度放电不利于电池寿
命。4过放电放电至低于电池额定下限电压对电池伤害很大。5充电器的可靠性
及合适的充电能力对寿命至关重要。电池串联/并联多个性能容量相同的电池按一
定极性串行连接叠加即为串联形成电池组多个电压相同的电池或电池组在其末端按
同极性连接形成并行输出即为并联。电池管理系统用于保护UPS电池以及延长其寿
命达到最佳充电效果。电池管理系统包含了软件和硬件包括电池特性判定、充电模
式的自动选择、自动告警以及特殊电池的充电等多项技术。地线、零线和火线大地
是良好的导体地线通过深埋的电极与大地短路连接。市电的传输是以三相的方式并
有一根中性线三相平衡时中性线的电流为零俗称“零线”零线的另一个特点是与地线
在系统总配电输入短接电压差接近为零。三相电的三根相线与零线有220电压会对人
产生电击俗称“火线”。电气线路的安装及排列顺序有严格的标准实际中按标准正确
装配地线、零线和火线对安全至关重要。电磁兼容EMC设备的辐射干扰和传导干
扰的总称额定安全低电压SafetyExtraLowVoltageSELVIEC的规章中有规定电器
设备额定安全电压的限制。此规章中表示在电压较高或是在AC电源部份必须要非常
谨慎的应加以隔离或是使人员难以接触到以确保人员的安全。峰值因数CF所谓的
CF是指周期波形的峰值与有效值之比。由于计算机性负载接受正弦波电压会产生
CF介于2.4-2.6倍的电流因此UPS设计时常需能提供CF值3的规格以满足电脑性负载
的应用。放电管是一种使用于设备输入端的高压保护元件。若其两端的电压高过其
保护规格值时其内部会出现短路现象并吸收掉输入的过高压。辐射干扰EMR这是
种空间电磁干扰存在于通讯设备或者电脑操作设备当中有部份干扰源是借由设备的
线路或无线电天线向空间辐射出来的在某些情况下可能因为振幅干扰过大而造成无
线电传输中断或是电脑操作设备故障等问题。浮充和均充浮充和均充都是电池的充
电模式。1浮充工作原理当电池处于充满状态时充电器不会停止充电仍会提供恒定
的浮充电压与很小浮充电流供给电池因为一旦充电器停止充电电池会自然地释放电
能所以利用浮充的方式平衡这种自然放电小型UPS通常采用浮充模式。2均充工作
原理以定电流和定时间的方式对电池充电充电较快。在专业维护人员对电池保养时
经常用的充电模式这种模式还有利于激活电池的化学特性。注智能型充电器具有根
据电池工作状态自动转换浮充和均充的功能可充分发挥浮充和均充各自的优势实现
快速充电和延长电池寿命。负载调整率负载发生变化时输出端的稳压精度。过载
UPS有规定的负载能力超过额定的负载即为过载。过载保护负载超载时进行的自我
保护。过压保护当输入或输出电压超过安全范围时UPS自动进行断开输入或保护输
出的动作。过热保护UPS最容易发热的功率部件设有温度传感器件过热时UPS关闭
或转旁路。功率因数对一台设备有输入功率因数和输出功率因数两个不同的参数功
率因数绝对值介于0于1之间它是W有功功率与VA视在功率之间的比数。输入功率因
数越高表明UPS对电网利用效能越高节能型UPS功率因数都在0.9以上。从输出端考
虑输出功率因数越高则UPS带载能力越强反之输出功率因数越低则表示UPS带载能
力越弱。功率因数校正用来提高电子设备输入功率因数的手段UPS装备了功率因数
校正电路以后可以大大提高其输入功率因数。国标插座中国的标准插座形式零、火
线为/字型排列地线在/的头部。共模指干扰杂讯流通路径的一种方式凡是来
自电源火线HOT或零线NEUTRAL而经由地线的杂讯称为共模杂讯。硅垒增二极管
它是以硅AILICON为主要原料所设计的二极体硅垒增二极体与一般二极体不同的
地方在于当电压超过其所设计的额定电压时此二极体会产生垒增效应
AVALANCHEEFFECT而导通因此硅垒增二极体常用做稳压二极体。故障电流指
不正常的电流的流通在线路中。“三遥”遥信、遥测、遥控。指设备的远程监控。隔
离电网以火线、零线来传输电力因此外在雷击或干扰会透过火线和零线伤害电器内
部电子元件所以有许多的UPS或电器设备的输出与输入端皆装有变压器将设备与电
网进行电气隔离以解决上述问题并可降低杂讯干扰。高频机利用高频开关技术以高
频开关元件替代整流器和逆变器中笨重的工频变压器的UPS俗称高频机高频机体积
小、效率高。工频机采用工频变压器做为整流器和逆变器部件的UPS俗称工频机主
要特点是主功率部件稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。互动式UPS的一种
工作方式基本结构由双向逆变器、电池和切换开关组成。电网失败时由逆变器向负
载供电电网正常时逆变器转而向电池充电。互动式UPS具有较强的充电功能但输出
存在切换时间。后备式UPS的一种工作方式基本结构由逆变器、电池组和切换开关
组成。电网正常时逆变器停止输出交流电电网交流电经UPS向负载供电。电网失败
停电、欠压、过压等时UPS通过切换开关转到逆变器输出方式。这个转换过程有
3—10ms的切换时间。交握在电脑通讯中两个装置在开始要通讯时必须了解彼此的
状况以及所使用的方法若是此二者的关况不符则电脑会告知使用者相关的信息。接
地指电源系统中除了火线HOTLIN与零线NEUTRALLIN外中间圆头的插PIN即是
所谓的接地PIN其接地的功用除了将一些元用电流或是杂讯干扰导入大地外最大功
用为保护使用者不被电击以UPS而主有些UPS会将零线与地线间电压标出来确保产
品不会造成对人体的电击伤害。接地和接地电阻各种电脑和通信设备都有接地线并
连接到机房或配电室的总接地线称为地线。接地是利用共地线方式将线路各种干扰
导入接地以免杂讯对设备工作的影响同时还可以避免电脑设备受到隐性伤害。地线
对大地的导通性越好接地效果就越好。接地电阻反映了导通性接地电阻越小导通性
越好。焦耳能量的基本单位是以1牛顿的力把物体移动1米所需的能量此即称为1焦
耳接触不良指在电气的连接部有松动、接触不好的情况接触不良将导致电压的下降
和损耗的加大。晶体管共有三个脚一般为B、E、CB、E间施加一个较小的电流信
号可以改变流过E、C间的电流起到电流阀门和电流放大的作用。晶体管为电流型驱
动器件。绝缘电阻指设备内部之间或电路与机壳间电气隔离的程度通常以绝缘电阻
表示。静态开关由可控硅组成的器件用于进行切换或切换补偿可以做到零0ms转
换。可靠性MTBF:用来描述设备平均能正常工作的时间长短的参数MTBF越大表示
该设备的寿命越长。接地回路GROUNDLOOP在电脑内部有许多的插座或资料传
输线与其它使用频繁的地方都有接地线并连结到其它接地线称为quot接地回路
quot。其作用于是利用共地线方式将线路多余回馈电流与干扰导入接地以免造成线
路与资料的错乱。此外接地回路更参将潜伏在系统内的干扰导入接地降低电脑因杂
讯所造成的损害。空气开关一种电流保护装置即当电流超过空气开关规格额定值时
开关将跳脱。空气开关可避免建筑物内的线路或电子设备线路过电流引起火灾。开
机冲击电流整流器内部的电容器在开机瞬间会吸入很大的充电电流阴极显示器CRT
在开机瞬间需要很大的去磁电流变压器在开机瞬间有励磁电流等等使得UPS在负载
设备开机时必须承受巨大的冲击电流。无溶丝开关一种电流保护装置即当电流超过
无溶丝开关BREAKRT一般家庭称之为保险丝开关或断路器的额定值时BREAKER
随即跳脱。假如超过BRESKER的额定值会造成建筑物内的线路或电子设备线路过
热引起火灾。阶段性负载一种可以很快速成的啬或移除的负载设备。逆变器是将
直流电DC转换成交流电AC的变换器UPS中利用逆变器将电池的能量变换成供交流
负载使用的交流电。逆变器的性能各有不同输出的交流电波形有阶梯波与正弦波
SINEWAVE两种失真系数THD也因逆变器其性能各有不同。耐压指设备不允许带
电部分如外壳、面板与带电部分之间可承受的最高电压高于耐压会产生击穿。绝缘
和耐压对人员安全至关重要。逆变器DC/AC是将直流电DC转换成交流电AC的变换
器UPS中利用逆变器将电池的能量变换成供交流负载使用的交流电。逆变器的性能
各有不同输出的交流电波形有阶梯波与正弦波SINEWAVE两种失真系数THD也因
逆变器其性能各有不同。冷启动指在没有市电时启动UPS某些UPS此时无法开机。
瞬变恢复时间负载突变0—100100—0时输出电压恢复到规定范围内所需的间通常为
毫秒ms级。滤波器用来消除干扰杂讯的器件将输入或输出经过过滤而得到纯净的
交流电。美标插座美国的标准插座形式零、火线为11字型排列地线在11的头部。屏
蔽利用物理原理用于隔绝阻断电磁辐射的一种手段。雷击管是一种使用于设备输入
端的高压保护元件。若其两端的电压高过其保护规格值时其内部会出现短路现象并
吸收掉输入的过高压。视在功率APPARENTPOWER即VA其功率的变化与
RMSROOT-MEAN-SPUARE的电压和电流有绝对的关系。数据机此设备是将电话
线上之类比讯号转换成PC可读取之数位讯号的设备或是将PC之数位讯号转换成类
比讯号以利于电话线上传输。随机存取记忆体RANDOMACCESSMEMORYRAM
以动态方式储存CPU所需的资料。简单网路管理协定SIMPLEMETWORK
MANAGFEMENTPROTOCOLSNMP是一种广泛使用的网管协定它可以帮助网管
人员管理TCP/IP网路中各种装置而且没有繁复的指令在基本的概念上只有
FETDH-STORE存-取两种指令简单、稳定、灵活则是其最大的优点瞬间电压降有
些会从数毫秒持续到数百毫秒若电压降持续的时间或是时常发生则会造成电脑有及
电器用品的故障及寿命的降低。锁相电路锁相快慢的一种技术规格其原理为当输入
电压进入UPS后UPS会将其输出电源的频率控制与输入电源频率一样借此达到输入
与输出频率相同且相位无时间差但当输出频率与输入频率产生时间差的话UPS则由
电池供电或是不输出电源给负载使用。三相标准的电力系统是三相电源崮为第一相
均为玻弦波且相位各差120度而单相公为三相中的某一相而已。输入电压范围UPS
允许市电变化的范围范围越大说明UPS适应性越好。零线在单相电源系统中零线的
功能为传导回馈的电流与插座端与接地分配在同一个区域。失真失真分为波形失真
电压失真等不论是体积失真皆以百分比来计算其失真的大小与谐波、电压、电流以
及功率因数有关系。可参考HARMONIC射频干扰RADIOFREPUENCY这是种电磁
干扰存在于通讯设备或者电脑操作设备当中有部份干扰源是借由设备的线路或无线
电天线发射出来的在某些情况下可能因为振幅干扰过大而造成无线电传输中断或是
电脑操作设备故障等问题。同步UPS所产生的输出正弦波电源与输入的交流电源均
为正弦波且二者需保持频率与相位一致。此即为同步。同步转换器SYCHRONOUS
是介于两个电源供应器与负载之间的种转换器。突入电流当电子设备接到电源插座
的瞬间由于设备已停机一段时间瞬间加入电源会有在电流对设备内电容器充电因此
会产生310微秒时间的瞬间高电流并借由电源线将其幅射释放出来影响其它电子设
备。突波一种瞬间的高压这种高压从数百伏特安培到数千伏特安培或更高持续的时
间从数千分之一秒到数亿分之一秒这对电子设备来说是种极大的潜在危险轻则造成
资料流失或电子零件寿命减短严重会造成设备的损坏或产生更严重的后果。产生突
波的原因有两种自然界产生的如雷击其次电子设备瞬间加入负载。突波抑制器将突
波所产生的过高压、过电流有效的吸收并维持正常的电压、电流供给电子设备并降
低突波所产生的危害与延长使用寿命由于突波的产生是属于偶发现象所以为电设备
加装突波抑制器是必要的。注目前许多产品以突波抑制电路来替代突波抑制器。铁
磁共振变压器FERRO它是一种以亚铁盐FERRITE为主体的变压器可结合外接电容
与其产生共振使输出电源达到稳压的效果是早期各类UPS中所使用的一种变压器但
由于体积太大且笨重再者其稳压精度不高因此现以渐渐被淘汰了。位元在电脑资料
中它是最小的单位只有0与1的变化。位元组一个位元组中共有8个BITS位元。维
持时间以UPS而言在UPS内部设计有专供市电断电时放电的电容此放电时间在
CBEMA所制定的规章中它的放电范围可从8MS100MS之间。相位一般电力分为单
相与三相两种而电压波形均为正弦波由于用电设备的特性输入端为整流滤波电路或
电感性负载使用权得输入用电设备的电流不是含有高次谐波就是落后输入电压波形
一些相位因而造成耗电量比其所产生的能量还低而具较差的功率因数。限流是电
源供应器的一种过载保护功能。在UPS内部的充电器一般会设计此功能以避免过大
的充电电流对电池造成损坏但UPS输出本身则较少采用此功能仅在过载发生进跳旁
路或关机。依限流的定义而言其意思是当负载电流超过某一设定值时会限制住此负
载电流的大小。限压电阻METALOXIDEVARISTOR是电源输入端保重为一保护
的装置当电器设备插错电源或是电源突波过大皆会造成它的损坏而装置限压电阻的
目的有二首先保护电器内部之电子元件不受高电压的破坏降低电器设备的维修。效
率EFFICIENCY是输出瓦特数与输入瓦特数之比若此数越接近1则显示其效率越好
以在线式UPS而言一般的效率约为7080之间即输入1000W输出约为700W800W之间
UPS本身即消耗200W300W的功率而后备式与在线互动式UPS其效率约在8095之间
其效率较在线式高。虚功率虚功率VA是电压VOLTAGE电流CURRENT的简称。
VA指的是视在功率以数学式表示虚功率即输入电压Vⅹ最大消耗电流A。谐波失真
或称谐波干扰谐波指存在于正弦波中的奇数波3、5、7??其变化与频率没有任何关系
但与电压、电流的变化有绝对的关系。谐和波在电子电路中是没有任何用处它的产
生只造成电由璞傅墓禄虻缱恿慵乃鸹狄虼嗽谛矶郩PS的输入或输出端有滤波
器滤除无益的谐波干扰或其它杂讯保护设备。有效值ROOT-MEAN-SPUARE或称
均方根值在交流电或正弦波中电压的有效值为0.707此数据是依据正弦波电压与电
流在1周期时所换算产生的能量峰值。在线互动式UPS在电路架构中较为特殊的是
在变向变流器BI-LATERALCONVERTER与自动稳压调整电路AVRAUTO
VOLTAGEREGULATION其功能为双向变流器共有充电器CHARGER与变流器
DC/AC两种功能其中之充电器类似快充器可由原来需时78小时的充电时间缩短至
24小时即可将电池充至饱电因此效率较一般充电器具高。在AVR部份为一具有自动
升压BOOST与降压BUCK功能变压器当微处理器侦测到电压偏低时AVR则利用继
电器自动切换至升压线圈反之借此达到较稳定的输出电压。在线式不间断电源即为
ONLINEUPS其主要电路架构有突波吸收滤波电路交流电转换直流电电路AC/DC
直流电转换交流电路DC/AC微处理器控制电路旁路等五种。其动作方式在市电正常
时市电经由突波吸收滤波电路→交流电转换直流电电路→直流电转换交流电电路→
并转换交流电输出供应负载并同时对电池充电一旦微处理器控制电路侦测到市电中
断则立即由电池放电→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载使用。
如果微处理器控制电路侦测到UPS故障此时UPS会借由继电器RELAY跳至旁路
BYPASS由市电供应负载电力并发出声响警告使用者。暂态TRAN.