UPS的含义与基本功能
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本刊副主 编 王 其英 臼 和后备式,但对这两个概念也了解不深。虽然有的 人不主张这样分,但人们已习惯了这样的叫法。为 此就对这两个概念作一个简单的直观解释,这对于 以后的介绍也有帮助。不论市电是否正常,负载始终由U P S 本身产 生的电压供 电,就称这个电源的工作方式为“在 线式”;市电正常供电时,U P S 通过旁路开关直接 将市电送至负载,而只有在市电异常时才由U P S 本身产生的电压对负载供电,称这种工作方式为“后备式”。1 U P S 的问世 计算机出现在上个世纪6 O 年代,从此就为人 类社会的迅速发展打下了牢固的基础。由于早期 的计算机和输入设备还非常简单,输入一个程序 非常费时间,一旦在计算过程中市电断电,一切都 得从头做起,为此就希望在市电停 电瞬间能给计 算机一个信号,使计算机能把计算的现场保存下 来,等到市电恢复后可以接着运算,这就是早期的 要求。1 9 6 7 年由英国进口了一台1 9 0 0 系列计算机,与其配套的电源是一台带有5 吨重飞轮的2 0 k V A 电动发电机,如图1 所示,说明书上写着个全新的名 字:“U n i n t e r r u p t a b l e P o we r S u p p l y”,当时就 译作“不间断电源”,取其三个单词的字头就是 圉 图1 最早的U P s 外观示意图 U P S。其功能是,在市电正常供电时,计算机不是 由市电而是由该发电机供电。在市电断电后,依靠 5 吨重飞轮的惯性继续维持供电5 s,完成计算机保 存现场的任务。这就是早期的U P S,以后德国西门 子也制造了同样的产品。但是,靠飞轮的惯性来维持后备时间显然是不 够的,而且效率也太低,于是不久就又推出了直流 电动机驱动式旋转发电机UP S,如图2 所示,它的作 用原理是:在市电正常供电时,用整流器将交流市 电整流成直流给蓄电池组充电,同时驱动直流电动 机旋转,从而带动同轴的交流发电机旋转发电。市 电中断后,已储存在电池中的能量驱动直流电动机 继续旋转,从而维持了供电的不间断性。而且市电 断电后交流发电机继续供电时间的长短用调整电 池组的容量来控制,这就跳出了“飞轮式”U P S 的 困境。到此为止,一个双变换U P S 的原理模型已经形 维普资讯 http:/ 畸 初学者园地 图2 最早 的双 变换u P s 外观示意图 成。以后的静止变换式U P S 结构原理就是依照这 个模型设计的。2 U P S 的含义与基本功能 从前面的介绍可以看出,UP S 的含义就是不问 断供电的设备。同时还可以看出另外两个基本功 能:稳压和滤波。因为一般发电机都有依靠本身反 馈系统来维持输出电压稳定的功能,同时还可以看 出,发电机和市电是隔离的,只有机械的连接而无 电的关系,因此无论市电中有何种干扰。都 和交流发电机的输出电压无关,根本反映不 到输出去,这就相当于滤波的功能 所以 U P S 的基本功能就是稳压、滤波,不间断,但输出不稳频,因为发电机的转速和市电频 率成正比,也可以说跟踪市电频率。这也是 以后静止变换式U P S 所必需模仿的。3 早期U P S 的工作方式 从图1 和图2 的讨论可以看出:不论市电是否 正常,始终是交流发电机发出的电给负载使用,由 于早期的静止变换式UP S 对图2 原理的完全模仿,也是逆变器始终为负载供电。换言之,早期出现的 UP S 不论是旋转发电机式还是静止变换式都是在 线式工作的。一(上接P 6 1)掌握其基本电路结构和基本概念,就能驾驭它并 能做到“举一反三”,这样才能逐步熟悉电源电 路。学习电源技术知识不同于学习数学、物理,多数情况下不必经过严格的数学推导,而灵活性 较大,近似与估算能力非常重要,这种合理地近 似和简单的估算,在学术上称为“工程观点”,因为各种器件参数的分散性和系统的误差等所带 来的影响,是难于精确计算的。但是,对于基本 概念一定要搞清楚,例如整机的电路组成、各部 分电路的作用、等效电路及反馈电路性质等一些 基本概念在分析 电路工作过程时是要经常用到 的。抓住反馈环节,有提纲挈领的作用,搞清等 效电路,有醒目解难的功效。(4)对于常用器件的原理 特性及典型应用电 路要熟悉 例如功率晶体管的开关特性、运算放大器 的各种应用电路、各种触发器的逻辑功能等要做 到张口就来。再如电容器,种类较多,作用也不 同,譬如滤波、旁路、耦合、去耦、定时、谐 振、消振、补偿、加速等等,都应当分清楚。典型应用电路要记住几十个,诸如主电路的 AC D C、D C A C、D C DC 等变换电路。集成稳 压器的几种常用电路,开关电源中的单端正(反)激 电路、半桥和全桥电路,净化型交流稳压电源及 UP S 等一些典型电路要熟练地辨认,这在分析或 维修电源设备时都是十分重要的。(5)要重视实践 学习电源技术不动手做实验是不行的 组装 电路、调试电 路 正确地使用常见的仪器仪表测 量一些关键数据,分析电 源的工作状态悬否正常是 学习电源技术的重要方法 尤其是调试环节 它 是一种创造性的思考过程,自己亲自 组装一些小 型实用电路,对于培养分析和解决实际问题的能力 是大有好处的。还要在手头准备一套电子器件手册、几种电 源技术类杂志、电路集锦、学校教材及科技参考 书等,这对于合理选择元器件,参考成熟电路,从书籍中找到准确解释,领会其实质,开阔眼 界。增长知识都是有益的。一 回 维普资讯 http:/
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