成都市直銷UPS電源質量怎么樣
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艾默生UPS HipulseU系列
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非線性負載”與“感性負載”的理解
正弦波交流輸出電壓的“通信用”UPS標準針對的是“非線性負載”和“阻性負載”;為避免誤解,參考資料1及2中注明為“非線性的等效阻性負載”和“線性的阻性負載”。
1 阻性與感性的本質區別及影響
(1) 阻性
電阻性質的器件不僅是指電阻器、電位器、白熾燈、電爐,半導體器件如二極管、三極管、穩壓管等在線性工作區都屬于阻性。
阻性的特性以歐姆定律為基礎,電阻只取決于電壓、電流,兩者快速響應,電流與電壓瞬時值同時出現。電流與電壓為正弦波時,二者同相位;為非正弦波時,基波同相位。阻性器件的特性可在電壓U和電流I兩坐標的平面上,用直線或曲線來表示。注意:感性、容性則不能只用U、I坐標,必須是時間t的函數。
“通信用”交流UPS所要求的負載的輸入特性,無論是“線性”的還是“非線性”的,都應屬于“阻性”的。非線性的有大量諧波,功率因數僅約0.7，但諧波因頻率相對較高，容易濾除;剩下的都屬阻性了，誤差極小，如:略帶容性的阻性。
所以“通信用”交流UPS能做到這兩種負載都以相同大小的“額定輸出有功功率”,才能使此類專業化的產品“量身定做”,起到經濟、實用的特定效果。
但是,“通信用”UPS的容量仍以伏安表示,所以只能以非線性負載的額定容量和0.7額定容量的“額定輸出有功功率”(注:如果此UPS設計時沒有故意加大余量),線性的阻性負載同樣也只能限制在0.7額定容量。必須注意的是,不是感性負載也能工作在0.7額定容量,而是“通信用”UPS不考慮感性負載,若使用感性負載出現了嚴重故障,其責任自負。
(2) 感性
電感的特性完全不同,電壓與電流的變化率di/dt相關,所以要在u、i與t坐標相關的平面上繪出u、i各自的波形,相互對照。當施加交流正弦波電壓時,線性電感的電流遲后于電壓90°。
應注意到:純電感的電壓瞬時值“最大”的時候,電流變化率確實是最大,但電流的瞬時值卻剛巧過“零”。又應注意到,電壓瞬時值為“零”的時候,電流變化率確實是為零,但電流的瞬時值卻剛巧是“最大”。這與“阻性”是完全不同的。
從電感的磁場儲能或回饋的狀態來看,穩態情況下,例如:電壓為正的最大值時,正電壓使電流從“零”開始增大,電壓瞬時值漸減小,電流上升率相應減小;當電壓減小到0時,電流不再上升,已達最大值,磁場的能量也達最大,這就是“儲能”過程。
特別強調:接著,波形的瞬時電壓從“零”開始變負,電流從最大值逐漸減小,電流所對應的磁場能量也從最大值逐漸減小,磁場“釋放”的能量轉換成電能“回饋”到電源和/或其他(阻性、容性)電路;電壓瞬時值愈負,電流減小率愈大,磁場“釋放”能量的速率愈大;當電流減小到0時,磁場能量“釋放”過程完成。
這里存在一個特別需要注意的問題,那就是UPS能否承受“回饋”的相應能量,需要相應措施來解決。
(3) 非線性器件
非線性器件常遇到的有非線性電阻和非線性電感。
①非線性電阻性類型的器件
在整流電路中普遍應用的整流二極管屬功率半導體器件,其正向通態時的電阻非常小,反向阻斷時的電阻極大,兩部分絕然不同的性能,使電路的效率提高。為使分析簡化,計算簡便,近似分析時可忽略正向壓降和反向電流,相當于正向電阻趨近于0、反向電阻趨近于∝,理想化到“觸點”開關的程度。
二極管在電路中起“自然”開關的作用，開通后的電流，取決于電路中的其他器件和參數及其變化。
② 非線性電感
電感出現非線性的原因是在于磁路中采用了鐵磁材料,其磁化曲線是非線性的,隨著磁通密度的增大，逐漸趨向飽和，電流相應增大。一個成品電感直接施加交流電壓時，電流波形取決于磁化曲線和外加電壓。可見，變化因素與二極管電路不同。
電感兩端不能直接施加直流電壓,例如:若將直流UPS輸出的電壓直接加在電感兩端,電流將迅速增大,趨向于無窮大,迅速出現短路故障(而整流電路原理上是交、直流兩用的)。
2 非線性負載(規范性的)
在參考資料4通信用UPS標準的規范性附錄中,非線性負載是專門指定為“單相整流/容性負載”,其中“容性”指的是整流輸出側的“電容濾波”。這是單相220V市電電壓等級直接輸入的、二極管單相橋式整流、直流側電容濾波的整流電路的輸入側特性。此電路應用極廣,電路和波形想必都熟悉的,本文要把概念深化、牢固。
參考資料1敘述了此電路的基本情況,二極管導通的條件,輸入電流波形為脈沖波,波頂(在無*時)尚圓滑,滿載時波形寬度(導通角)約為電源半周期的1/3(約60°)。電流的波形較窄,可分解出基波及3次、5次、7次等諧波。電流出現在電壓的峰值附近,所以基波電流基本上與電壓同相位,屬阻性負載,誤差很小。諧波電流是無功電流,使功率因數降低,例如降到0.7左右。
(1)整流二極管何時導通
這是本電路最根本的問題!理想化的整流二極管的正向導通(忽略正向壓降或線性化并歸入交流側電阻),反向截止(忽略反向電流),是性能明顯突變的非線性半導體器件。
①導通條件
電源電壓瞬時值只有在大于電容電壓的瞬時,整流二極管才受正向電壓而導通。
②整流二極管導通角θ估算
當電路已進入穩態工作時,為便于計算,采用電容器的平均電壓,在參考資料4的規范中,滿載時按交流輸入電壓有效值的1.22倍估算,即交流電壓峰值的0.863倍,0.863對應予cos30.3°,導通角θ為其2倍,即60.6°,符合上述“約60°”的范圍。
所以(在通路中不串聯有電感時),只有在交流電壓峰值附近上述范圍內才能流過電流,在直流側和交流側都是如此,切記!切記!
③無電流的時間區間
為了進一步強調,特作以下說明:導通角之外的時間,約為交流電壓半周期的2/3,交流電源電壓瞬時值小于電容電壓,整流二極管承受反向電壓,反向電流極小(如毫安數量級),一般分析精度的情況下可忽略,認為是不導電的,故整流二極管無電流。
特別要注意:在交流側觀察,由電路所決定,電流都是經整流二極管的。整流二極管無電流時,交流側必然無電流。更不可能在交流電壓為零附近的時間區域通過電流。切記!切記!
(2)非線性電路的電流與電壓的相位差如何判別?
觀察正弦波電流與電壓的相位差時,習慣使用的方法是“正弦波的過零點瞬時判別法”。正弦波“過零點”瞬時在波形圖上是明確可見的,兩個波形的相位差在波形圖上已有時間(角度)區域來表示,非常方便,經常使用。但其目的,仍然是要表達電流最大值與電壓最大值出現時的相位差,因為波形上的最大值才是決定功率大小的直接因素。但在圖上最大值瞬時位置常沒有精確的瞬時標記,用“最大值”來判別相對不方便。
①非線性電路的電流波形特點
本文所關注的非線性電路的脈沖形電流的脈寬較窄,沒有精確的能代表相位的過零瞬時,就難以使用“過零瞬時判別法”了。電流波形是“實實在在”的電流,與電壓波形同樣以時間t為橫坐標,能看出相對位置關系,概念也簡潔。
但要分析相位關系,橫坐標要用“角度”來表示;非線性電路的脈沖形電流為何能畫在ωt坐標上,其概念就復雜了。本文所分析的非線性電流波形可分解出基波、諧波(3次、5次、7次…)。(注:波形正、負是對稱的,無偶次諧波)。
對基波來說,與電壓同頻率,畫在ωt的橫坐標上是容易理解的。
對諧波來說,只能將橫坐標理解成nωt,n為諧波的次數;才能畫成諧波的樣子,各次諧波才能組合成現有波形的形狀。例如:對3次諧波來說,橫坐標要“心中有數地”想成“3ωt”;才能在基波一周期的時間內,畫出3周期的3次諧波來。換句話說,橫坐標即使標上“ωt”,雖然只是對基波來說的,但仍舊不要忘記諧波與基波之間相應的“時間”關系。
對電流的各次諧波與基波電流之間都有特定的相位關系,每基波的一周期,各次諧波相位都要和基波相位對比一次,這些相位關系都不變時,每個電流波形才能一致。
此外,要注意的是:需計算而畫矢量圖時,不同頻率的不能畫在同一張矢量圖上。
②最大值瞬時判別法
當前所分析的電壓為正弦波,電流約為60°脈寬的脈沖波,如果電流波形左右對稱,實際電流最大值的瞬時對準電壓最大值的瞬時,兩者的乘積能獲得最大的瞬時功率,還可以用積分法求出平均功率也是最大,這就是同相位,是阻性負載。這可以確定,基波電流最大值與二極管電流最大值在相同瞬時出現。
③波形時間中點瞬時判別法
上述找電壓和電流最大值是其實質,但圓弧形的波頂,要找準最大值的瞬時就不易精確,在上述波形左右對稱的條件下,最大值就在波形脈寬的時間中點瞬時。
在實際電路中,電容電壓有些脈動,條件也有些改變。但正常的情況下,由于脈動電壓相對甚小,對電流波形影響極小,仍采用此法作估算分析,簡便、實用。
④波形面積“中分”瞬時判別法
當波形左右明顯不對稱或受到*時怎么辦?如要精確計算,就要用波形面積“中分”瞬時判別法。由于波形變形時求面積很繁雜,本文從略。
(3)電流與電壓的相位差和基波的功率因數成分
①忽略濾波電容電壓脈動的理想化分析
該方法是用電容電壓平均值來分析,能簡單地判別電流與電壓的相位關系。此狀態相當于電容器容量極大,輸出電壓的脈動極小(可忽略),電容電壓在波形上是一條水平線。
未受*的正弦半波是左右對稱的,與電容電壓水平線相交的兩個交點高度相同,這兩點離正弦半波幅值所對應的瞬時(或時間角)是等距離的,也就是兩者與幅值瞬時的時間差(或角度差)相等,即電流波形的時間坐標上的左右對稱。
二極管的電流波形正比于導通角(約60°)范圍內正弦波的波頂部分,二極管的電流波形也是左右對稱的,其電流面積的中分線(波形面積左右均分垂直于時間坐標t的瞬時線)就是脈寬左右兩端點連線的中點瞬時,對準電流的峰值,并與正弦半波電壓的中分線相重合。
可以看出,電流中心瞬時與電壓中心瞬時相重合,也就是電流幅值與電壓幅值同時出現。兩個幅值相乘,瞬時功率最大,平均功率也最大,只有在同相位時才能出現,也就是基波電流的幅值也在這時出現,這就是基波的功率因數為“1”,基波屬“阻性”負載。
此外,還包括各次諧波及各自的相位,屬“非線性”,總體是“非線性阻性”負載。
②考慮濾波電容上電壓脈動時的分析
考慮到電容電壓瞬時值在充、放電過程中是脈動的,每一充電周期之初瞬時(導通角的左側起始點),電容電壓較平均值略低,為電容電壓的谷值。每一充電周期之末瞬時,電容電壓較平均值略高,為電容電壓的峰值。初瞬時和末瞬時都要比上述用電容的平均電壓計算的角度所決定的瞬時少量超前。參考資料2指出,這個超前通常<4°;電流峰值也相應超前,所以是“略帶容性”。
特別要強調的是基波近似與電壓同相位,基波電流的功率因數仍很高,cos4°=0.9975≈1,比“純阻性負載”的功率因數為1的理想狀態,僅小了0.0025,誤差僅為0.25%,所以仍說成“阻性”是強調其“非常主要”的特點。
艾默生發布網絡能源系列新在線式UPS
智能化是近年來網絡能源的趨勢，也是技術的關鍵點。據了解，艾默生網絡能源NX系列UPS采用世界領先的DSP控制技術，迎合了國際趨勢。這一先進技術的引入，使得UPS的使用更為智能，用戶在全程操控和使用維護中都可以輕松享受到智能化帶來的便利。
同時，該系列產品引入了IGBT整流器技術并進行了技術更新。這一綠色技術使NX系列新一代產品成為低污染電源，電源更純凈、質量更高，輸入電流諧波小于3%,功率因數大于0.99。另外，該系列產品對輸入電壓的要求很寬，-45%--+25%之間電壓都能接受，寬泛的電壓范圍提高了該產品的適用范圍和實用性。
此外，結構設計也成為該系列產品的一大亮點：緊湊的結構設計，節省了用戶的空間和投資，從而提高了機房的可利用率。并且，該系列產品支持并聯功能，最高可實現6臺UPS直接并聯，可輕松地實現網絡擴容；內置的雙總線功能，使可用性高達99.99999%的方案更加易于實現；強大的通信接口平臺、靈活多樣的監控方案、多功能大屏幕中文LCD顯示，使產品功能更強大，操作更方便、更智能。
據了解，NX 系列UPS產品容量覆蓋10-200KVA(分別為10/15/20/30/40/60/80/100/120/140/160/200KVA)。產品適用于對網絡能源的網絡化和智能化要求較高的行業，例如金融行業的服務器群或中等規模的數據中心、通信行業的計費、客服中心、衛星地面站等，此外，企事業單位數據網絡節點(局域網、廣域網)、中等規模的工業電氣自動控制和傳輸自動化中心及生產設備、醫療診斷及成像系統以及其他重要的功能匹配場合都能適用。
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艾默生ups電源高頻和工頻UPS的優缺點
從其發展歷史來說，UPS經歷了兩個階段:旋轉式UPS和靜態變換式UPS。
旋轉式UPS由整流器、電池、直流電動機、柴（汽）油機、飛輪和發電機組成。在市電供電情況下，電動機帶動飛輪和發電機給負載供電；當斷電后，由于飛輪的慣性作用，會繼續帶動發電機的轉子旋轉，從而使發電機能持續給負載提供電源（電能-動能-電能），起到緩沖的作用，同時啟動柴（汽）油機。當油機轉速與發電機轉速相同時，油機離全器與發電機相連，完成從市電到油機的轉換。這是UPS的較早形式，盡管其維護簡單，也比較穩定，但系統龐大，操作不便，而且效率低，噪聲大，電力品質不高，技術條件的限制迫使人們不得不采用這種最簡單的解決方案。
隨著電腦網絡、醫療器械和精密儀器的不斷涌現和大量應用，旋轉式UPS已難以滿足要求。因此隨著電力電子技術的發展，另一種形式的UPS---靜態變換式UPS便應運而生了，這是我們目前最常見到的UPS類型。
從技術上講，靜態式UPS分為三類：離線式（OFF LINE）、在線式（ON LINE）和在線互動式（ON LINE INTERACTIVE）。一般來說，這種UPS主要有兩種工作狀態，分別工作于不同的市電環境下。當市電正常時，（指UPS可以接受、認可的電壓幅值、頻率和波形比負載接受的范圍要大），由市電通過UPS給負載供電。UPS對市電進行濾波、穩壓和穩頻調整后，提供給負載更加穩定和潔凈的電源。同時，UPS通過充電器把電能轉變為化學能儲存在電池中。當UPS偵測到市電異常時，切換到電池供電，通過逆變器（INVERTER）把化學能轉變為交流電能，供給負載，以保證對負載的不間斷電力供應。這種UPS還有一種旁路（BYPASS）工作狀態，它在剛開機或機器故障時，可以把輸入經高頻濾波后直接輸出，保障對負載的供電。
1、在線式和后備式
從工作原理上分艾默生UPS可分為塔式式（OFF LINE ）和機架式（ON LINE ）兩種。從備用時間上則可分為標準型和長效型兩種。
從原理上看，在線式UPS同后備式UPS的主要區別在于，后備式UPS在有市電時僅對市電進行穩壓，逆變器不工作，處于等待狀態，當市電異常時，后備式UPS會迅速切換到逆變狀態，將電池電能逆變成為交流電對負載繼續供電，因此后備式UPS在由市電轉逆工作時會有一段轉換時間，一般小于10ms,而在線式UPS開機后逆變器始終處于工作狀態，因此在市電異常轉電池放電時沒有中斷時間，即0中斷。
2、在線互動式
UPS除了以上兩種類型外，還有一種稱為在線互動式（Line-Interactive），如山特的Inter系列。所謂在線互動式UPS，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作給電池組充電，在市電異常時逆變器立刻投入逆變工作，將電池組電壓轉換為交流電輸出，因此在線互動式UPS也有轉換時間。
同后備式UPS相比，在線互動UPS的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優點是具有較強的軟件功能，如山特Inter系列UPS隨機帶有監控軟件，可以方便的上網進行UPS的遠程控制和智能化管理。
3、標準型和長效型
除了以上三類，根據后備時間，UPS還可分為標準機和長效機。標準機用內置電池，后備供電時間較短，一般在5-15分鐘。長效機則可根據用戶需要，增大電池容量配置，延長后備時間。但這要求更大的充電器來滿足電池充電電流和充電時間性的需要，因此廠商在設計時會放大充電器容量或加裝并聯的充電器。
從備用時間來分，UPS可分為長效型和標準型兩種。一般來說，標準機機內帶有電池組，在停電后可維持較短時間的供電（一般不超過25分鐘）；長效機機內不帶電池，但增加了充電器，用戶可以根據自身需要配接多組電池以延長供電時間。
