浅谈不间断电源UPS可能会出现的问题

2024-02-08

不间断电源,UPS,有时也称为不间断电源,是一种利用主电源(如线路电源)的电源形式,但也能够在主电源发生故障或中断时保持对正在供电的设备供电。

不间断电源UPS的主要特点是它提供瞬时或近乎瞬时的电源中断保护。

不间断电源用于保持电源至关重要的应用。通常,UPS系统用于数据中心、计算机系统和一些对电源连续性至关重要的医疗应用。

对于许多企业来说,停电,即使很短,也可能是灾难性的。服务器和文件可能会变得无法访问,需要重新启动。更糟糕的情况可能是数据因突然无序关闭而损坏。

使用UPS系统可以防止短时间停电时发生灾难。UPS 无缝切换到某种形式的电池电源,以继续为任何设备供电,直到主电源恢复,或者可以激活备用发电机或设备可以正常短路。

线路电源系统问题

在了解什么是UPS系统以及UPS备份如何提供帮助之前,首先有必要了解问题,以便了解可以做些什么。

从主电源或线路电源系统获得的功率并不完全完美。出现可能导致电子系统出现问题的问题。各种问题因国家、地点等而异。

可能发生的主要电源问题有:

激:浪涌是电源线上输入电压的短暂尖峰。它通常是由闪电击中网络上的线路引起的。当切换大感性负载并且反电动势沿线路传播时,也会出现这种情况。浪涌会损坏和破坏电子设备,因为它会进入电子设备并损坏无法承受高压尖峰的电子元件。

停电:停电是用于描述停电的术语。它可以持续几秒钟以上。它们可能是由电力系统故障、一般使用或恶劣天气引起的:大风、雪、洪水等。

掉电:限电是减少服务的另一种形式。这是所提供电压的下降。这些可能是有意或无意的。尽管许多国家的电力公司对他们需要维持的电压有严格的限制,但并非全球所有地区都是如此,电力公司可能会在短期或长期内降低电压,以减少资源紧张并防止完全停电。

欠压:欠压条件或电压“骤降”可描述为短时掉电。这是电压的短暂降低。

过电压:当电源线提供的电压在很长一段时间内高于应有的水平时,即不是尖峰或浪涌,就存在过电压情况。通常,电压升高不够高,无法将其定义为浪涌或尖峰。

电源线噪声:电源线噪声也称为频率噪声,它会通过向系统注入不需要的信号来破坏或降低电路的性能。

频率变化:在某些电源系统上,频率可能会发生变化。通常,国家电力系统会精确计时,以便不同的发电源同步工作。然而,本地产生的电源(例如本地柴油发电机等)可能会发生频率变化。

谐波失真:通常,预计来自电源线的波形将是正弦波。有时它可能具有高谐波含量,这可能会破坏内部设备电源(如开关模式电源等)的运行方式,从而导致正在使用的设备出现问题。

当从电源线供电时,电源系统的这些不同问题可能会导致电子设备出现问题。

计算机、服务器和其他 IT 相关设备特别容易受到电源线问题的影响,通常需要保护它们,否则可能会发生代价高昂的服务中断或损坏。这使得UPS备份系统值得考虑。

UPS不间断电源的目的是在正常线路或电源连接可用时提供交流电源,但在电源故障的情况下,不间断电源将使用备用替代品,通常以电池的形式。使用逆变器等技术,它们将提供模拟交流电源以维持设备的电源。

不间断电源有几种不同类型的类型,有必要根据特定应用选择正确的类型。

UPS不间断电源与辅助电源的不同之处在于,UPS提供瞬时或几乎瞬时的电源中断保护。辅助电源可能需要一些时间来更换电源。

通常,UPS会从电池中提供替代电源。这些只有有限的运行时间 – 通常在 5 到 20 分钟之间,但这应该足以允许系统有序关闭以防止数据丢失,或允许启动辅助电源。在许多情况下,可以扩展电源容量,以提供更长的保护时间。这通常是通过使用更大的电池或采用其他能够在更长的时间内提供电力的策略来实现的。

不间断电源、UPS 的额定功率范围从可以保护单台计算机的小型系统到用于保护整个数据中心的大型系统等。

不间断电源技术

有几种不同的不间断电源技术可用且可以使用。

这些电源的不同类型的应用用于不同的应用,有些用于高功率应用,有些用于低功率应用。所采用的方法取决于要求。

备用或离线UPS技术:这种形式的不间断电源技术通常被称为SPS(备用电源),用于提供低成本的解决方案,以克服电源故障导致的数据丢失等风险。它是最基本的类型之一。它提供电涌保护以及备用电池。

被保护的设备通常直接连接到输入线路或主电源。为了提供瞬态或浪涌保护,采用了电压瞬态钳位装置,例如普通电涌保护插板中使用的装置 – 这些装置通过电源线连接。

当输入的市电电压低于预定水平时,不间断电源会检测到低电压状况并激活其内部 DC-AC 逆变器电路,该电路由内部蓄电池供电。UPS通常会使用机械开关或继电器将要供电的设备更换为新电源。切换时间可能长达 25 毫秒,具体取决于备用 UPS 检测丢失的市电电压和开关切换所需的时间。

还值得记住的是,这种形式的不间断电源技术提供的功率是方波形式,而不是普通线路电源提供的正弦波。

在线互动式UPS技术:这种形式的UPS,不间断电源技术针对的是中档成本范围。它建立在备用UPS技术的基础上,增加了一个多抽头可变电压互感器,以提供针对持续低电压或过电压情况的保护。

这种形式的不间断电源技术使用带有可选抽头的自耦变压器来补偿任何长期的电压波动。通过改变变压器上的抽头,可以保持正确的输出电压。通过这样做,即使输入功率不完全符合正常规定的电压,UPS也能够从主电源或线路电源运行,从而节省电池电量。

这种形式的UPS技术在线路或电源不是特别可靠的地区特别有价值,并且可能会表现出相当大的波动和偶尔的掉线。它提供了针对所有情况的保护,但对于长时间的故障,可能需要使用辅助电源,因为电池电源不太可能在没有主电源的情况下长时间支持。

在线式或双转换UPS技术:这种形式的不间断电源技术提供了更高级别的保护。最初,这种类型的不间断电源技术通常用于大型安装,但成本和技术改进使它们能够用于小型安装。

在线式或双转换UPS系统使用与其他形式的不间断电源技术相同的构建模块。然而,与在线式UPS的最大区别在于电池始终处于电路中,这意味着不需要电源开关,并且消除了切换过程中的掉线问题。

从本质上讲,输入的线路或主电源被转换和整流并施加到电池上。然后,负载设备的电源从电池/整流后通过逆变器获取,使电压恢复到所需的线路输入电压。这种形式的UPS得名于双转换,因为电源从交流电转换为直流电,为电池浮充电,并为直流到交流逆变器供电。

通过这种方式,可以看出电池始终处于电路中,这意味着不需要开关。当发生功率损耗时,输入整流器得不到任何电源,因此从电池中汲取功率。线路电源恢复后,整流器将为设备供电并为电池重新充电。

这些不同的不间断电源技术代表了所使用的主要技术。其他UPS技术存在并被使用,但不如所描述的那么广泛。

购买不间断电源、UPS

对于许多依赖需要每周 7 天、每天 24 小时通电的 PC、服务器和其他电子设备的企业来说,一个好的 UPS、不间断电源是必不可少的购买。

然而,购买不间断电源的想法似乎是一项非常昂贵的活动。

令人惊讶的是,用于家庭和小型企业的小型UPS系统的成本比许多人想象的要低得多。

在考虑购买UPS系统时,值得停下来考虑需要什么以及哪种UPS系统在给定的成本下最能满足需求

所需的UPS备份类型:为特定应用和预期问题选择正确的UPS系统类型非常重要。不同的UPS系统类型提供不同级别的保护。我值得分析需要什么,因此能够选择所需的美国备份系统类型。

浅谈不间断电源UPS可能会出现的问题 (https://ic.work/) 电源管理 第1张

UPS电源能力:有必要选择一种UPS系统,该系统将提供所需的电源,以在线路电源故障的情况下为需要保护和供电的电子设备供电。有必要将所有设备的功耗相加。粗略地说,PC 的功耗约为 120 瓦,显示器的功耗约为 50 瓦,外部驱动器的功耗约为 20 瓦,无线路由器的功耗约为 10 瓦。对于商业系统,服务器可能消耗约 1kW,尽管有些会消耗更少,但服务器机房中的交换机可能消耗高达 250 瓦,存储设备可能消耗高达 500 瓦。

有必要将所有功率要求相加,然后在上面添加余量。有时 VA 额定值可能存在问题 – 这些问题考虑了电流和电压的相位。如果是这种情况,请为此添加边距。

所需运行时间:除了电源能力外,还需要考虑UPS系统需要保持主电源的时间长度。运行时是一个关键问题。可能需要将电源保持足够的时间以有序地关闭计算机或其他系统。可能需要时间来运行发电机。有必要决定所需的时间。时间越长,提供电力所需的电池就越大,成本也就越高。

机械注意事项:考虑UPS备份系统的机械考虑因素也是明智的。如果不间断电源系统要长时间提供大量电力,它们可能会很大,并且可能需要特殊的适应条件。

环境方面:值得考虑的是环境方面。如果它们很大并且需要风扇,那么在办公环境中可能不需要它们,因为噪音可能很烦人。它们可能还需要保持在一定的温度范围内以获得最佳操作。这些因素需要纳入决策过程。

不间断电源用于许多需要连续供电的领域。近年来,随着对可靠电源的需求不断增长,不间断电源技术不断进步。广泛的应用需要UPS系统,但一些主要用户是数据和计算机中心以及蜂窝电信或固定电话电信中心,在这些中心,服务的连续性至关重要。

在许多方面,不间断电源系统在后台运行时不会被注意到,在需要时提供备份,并使它们供电的整个系统能够可靠运行。

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