
后备式UPS框图 II. 在线互动式UPS,即为标准的互动UPS 部分厂家称为准在线式UPS电源(标准强调为避免呼啸,禁止使用“在线”术语),市电供电在一定范围内时,UPS认为电网基本正常,交流电通过工频变压器直接输送给负载;当市电超出上述范围,但在150-276V之间时,UPS通过逻辑控制,驱动继电器动作,使工频变压器抽头升压或降压,然后向负载供电。若市电低于150V或高于276V,UPS将启动逆变器工作,由电池逆变向负载供电。在市电在150-276V之间时,身兼充电器/逆变器的变换器同时还给电池充电,处于热备份状态,一旦市电异常,马上就转换为逆变状态,为负载供电。 互动式UPS与后备式UPS的区别是,变换器时刻处于热备份状态,市电/逆变切换时间比后备式要短。相对在线式UPS而言,它的电路实现简单,带来的是生产成本的降低和可靠性的提高,另一方面这类产品在市电供电时也不存在AC/DC、DC/AC的转换,使整机效率有所提高。但是,在电网电压正常时,由于它是直接通过工频变压器供电给负载,所以负载使用的同样是充斥着谐波和尖峰的交流电,不利于高端设备的使用,市电逆变切换时,也存在切换时间。 
互动式UPS原理图 III. 在线式双变换UPS,即标准所定义的双变换UPS(Double Conversion) 这种UPS采用双变换模式。市电正常供电时,交流输入经AC/DC变换转换成直流,一方面给蓄电池充电,另一方面给逆变器供电,逆变器自始至终都处于工作状态,将直流电压经DC/AC逆变成交流电压给用电设备供电。 在线式UPS具有极其优越的电气特性:由于采用了AC/DC、DC/AC双变换设计,可完全消除来自于市电电网的任何电压波动、波形畸变、频率波动及干扰产生的任何影响。UPS逆变器向负载提供毫无干扰的高质量的纯洁正弦波电源; 
在线式UPS原理图 IV. Delta UPS,最早由Silcon公司引入UPS,并持有专利,后被美国APC收购。 国内部分学者称Delta UPS为第五代最新UPS,实际上是没有认识到其根本的工作机理。下图为厂家公开的技术框图: 
图:公开发表的Delta UPS原理图 厂家技术文件表明:正常工作时,负载所获电源中85%的电源是直接取自于市电电网(图中红线),15%以下的电源才是由“Delta 变换器”所提供。 从原理图和技术说明中,专业学者不难看出:Delta UPS的核心工作机理是串联的交流稳压与补偿技术。早在20世纪50年代,这种技术就广泛使用在电力系统等工业中,并成为教科书上的经典电路。 所以,从工作机理和GB/IEC/EN的标准定义中来看,这种Delta UPS实际上就是互动UPS: 互动UPS的特征在于: (1)逆变器或者电源接口的操作是为了调节输出电压和/或给蓄电池充电。 (2)UPS输出频率取决于交流输入频率。 对于特征(1),Delta UPS的Delta变换器符合调节的特征,其仅提供15%的能量给负载。
对于互动UPS的特征(2),Delta UPS也完全符合:在Delta UPS正常工作状态下,输出频率完全取决于输入频率,如果输入频率跳变(比如发电机输入下,频率从50.5Hz跳变到45Hz),则输出频率也跳变。 Delta UPS作为一种互动式UPS,相当于一台串联调控型的交流稳压电源,它的主要功能是对市电进行稳压处理,将原来不稳定普通市电电源变成电压稳压精度为380V /-1%的交流稳压电源。当市电超出工作范围,电池逆变输出,为负载提供电力供应。 但是,互动式UPS对于来自市电网的频率波动、电压谐波失真和传导干扰等无实质性改善。其控制原理与教科书中利用“伺服电机”来调节碳刷的位置来进行“电压补偿”的“全自动补偿方式”交流稳压电源的控制原理没有实质性的变化。改进是采用高频脉宽调制技术和利用双向能量传递特性的“四象限”变换器(Detla变换器和主输出变换器)来取代于产生机械磨损的伺服电机和碳刷调节系统。这就是为什么这种UPS的输入功率因数/整机效率等指标非常优异的原因。 |