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1、UPS电源与变频器第一章UPS电源的基本原理一. UPS不间断电源概述UPS是UninterruptiblPower Supply的英文字头，即不间断电源 系统。UPS电源具有如下特点：1. 输出电源的稳压精度高（0.5%一1%）。2. 工作频率稳定（0.01%一0.1%）。3. 电压失真度小。4. 输出波形上不存在任何干扰，即不管市电电网供电正常与否， 它都能在毫无时间中断的条件下，向用户提供高质量的交流电源。二. UPS电源的的种类：1. 在线式（0nline）UPS供电系统，它能向用户提供高质量的正 弦交流电源。2. 在线互动式（Interactive）UPS电源，这种电源，当电网电压
2、在约150264伏的范围内，它向用户提供一般的市电电源，仅 当电网电压低于150V或高于264V左右时，才向用户提供真正 的“UPS”逆变器高质量的正弦交流电源。此种UPS又称为准在 线式UPS。3. 后备式（Off line）正弦波输出UPS电源，当电网电压在170 264伏之间时，它向用户提供一般市电电源，当电网电压超出 上述电压范围时，才向用户提供真正的高品质UPS逆变器电源。4.后备式（Off line）方波输出UPS电源，当电网电压在165270伏之间时，它向用户提供一般市电电源，当电网电压超出上述电压范围时，它向用户提供具有稳定输出特性的50H方波 Li电源，这样在UPS提供逆变电
3、源时，不允许用户带电感性负载。 否则会烧坏逆变器。以上可以看出，如果按技术性能排序，其顺序为：在线式UPS 电源准在线式UPS后备式正弦波输出UPS后备式方波输出 UPS三.UPS电源的工作原理图一图中：Q1 （开关）：与电源1隔离 整流器一一充电器起动QF1 （开关）：电池保护和隔离Q5N （开关）：将逆变器、频率转换器或“静态开关”模块与负载隔离Q4S （开关）：将“静态开关”与电源2隔离Q3BP （开关）维修旁路开关保险丝123 :保护整流器一充电器不受电源1的影响保险丝567:保护逆变器不受负载的影响合上Q1开关后，电源1经过Q1、保险送到整流一充电器，整流 一充电器把电源1的交流电整
4、流成直流电，此时如果开关QF1合上， 即向电池组充电；同时整流后的直流，送入逆变器，逆变器把整流一 充电器送来的直流电流，再转换成交流电，经开关Q5N送至负载， 带动负载工作。当电源1由于故障而中断供电时，整流一充电器没有电源输出， 此时已充好电的电池向逆变器送电，逆变器继续工作，保证负载正常 运行，同时，UPS发出报警，提示维护人员处理。UPS电源正常工作时，Q4S开关处于合闸位置，Q3BP处于分闸 位置，而静态开关在正常情况下，处于分断状态，电源2不向负载供 电。当电源1和电池组工作异常或逆变器本身存在问题，UPS电源在 微处理器的控制下，自动起动静态开关，将电源2引入负载，并发出 警信号
5、，此时供给负载工作的电源是一般的市电电源。当UPS电源自身需要维修或故障处理时，可将维修旁路开关 Q3BP合上，停下Q1、QF1、Q4S以及Q5N开关，使UPS整体脱离 电源，进行正常的维护和修理。UPS检修结束后，可按顺序合上Q1开关、检查整流一充电器及 逆变器工作是否正常、再合QF1开关投入电池组，检查电池组工作 是否正常、合上Q5N开关，此时，逆变器与旁路电源2同时带动负 载工作；最后合上开关Q4S、停下旁路开关Q3BP，整个UPS恢复送 电完成，转入正常工作状态。第二章变频器的基本工作原理一.电动机调速方法简介1. 长期以来电动机调速，一直以直流电动机调速占主导地 位。其主要特点是：具
6、有良好的调速性能、电动机运行中的 机械特性平稳，效率高；但直流调速也有其不可避免的缺点：维修工作量大， 事故率高。容量、电压、电流和转速都受到直流电动机换向 条件的限制。使用环境受到一定的限制。2. 经过大约30年来的发展，交流电动机调速已上升为电 气调速传动的主流。其主要特点是：容量、电压、电流和转速不受限制。结构 简单，造价低。坚固耐用，事故率低，易于维护。其最大的缺点是：简单的交流电动机调速方案，其性能指标不 佳。随着交流电动机调速理论问题的突破和调速装置（主要是 变频器）性能的完善，交流电动机调速性能差的缺点已经得 到了克服。目前，交流调速系统的性能已经可以和直流调速 系统相匹敌，甚至
7、可以超过直流系统。3. 变频器的发展概况：变频器的发展大致经历了以下几个阶段: 容量不断扩大。 结构逐步小型化。 多功能化和高性能化。二变频器的简单工作原理：变频调速的基本控制方式：异步电动机的同步转速，即电动机的定子旋转磁场的转速为：60fn 1 =(1)P式中：气_同步转速(r/min)_定子频率(Hz)P磁极对数。由异步电动机的特性可知，电机转子的转速总是小于电动机 定子的同步转速的，即：n= n1 (1-s)其中：n异步电动机转子的转速s电动机的转差率 s=(n1-n)/n1(2)由式(1)可以看出，一台交流电动机，只要能够改 变它的电源频率，就能改变其同步转速，实现交流电动机的 调速
8、运行。然而，在实际运行中，为了使电动机能够工作在较好 的特性点上，电机在进行变频调速时，必须按照一定的规律 同时改变其定子电压和频率，即必须通过变频装置获得电压 和频率均可调节的供电电源，以实现异步电动机的变频调 速，这就是我们所说的VVVF调速控制(Variable Voltage Variable Frequency)器。三.变频器的基本构成1. 变频器分为交一交和交一直一交两种形式。交一 交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的 交流电，又称直接式变频器。而交一直一交变频器则是先 把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再把直流电变 换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接式
9、变频 器。2. 变频器的基本构成：变频器主要由主电路和控制电路组成，如图所示：逆变器整流器运行指令其中，主电路包括：整流器、中间直流环节、和逆变器 整流器 它的作用是把三相（也可以是单相）交流电转换成直流电。 逆变器 在触发电路的控制下，有规律地控制逆 变器中主升关器件的通与断，以得到任意频率的三相交 流电，输出到负载。 中间直流环节 对负载（电动机）工作产生的能 量，起到缓冲的作用。 控制电路 由运算电路、检测电路、控制信号的 输入、输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成 对逆变器的升关控制、对整流器的电压控制以及完成各 种保护功能等。四.使用变频器的目的与效益1. 节能：、利用变频器合
10、理地控制电动机的转速（随 负载的变化而调整）、控制电动机起动电流可以达到很 好的节能目的。应用领域：风扇、鼓风机、泵、提升机、挤压机、 搅拌机、传送带、工业用洗衣机等。2. 提高生产率：根据生产工艺的实际，恰当地调整 电动机工作在最佳工况，高精度地控制电机的起动与 停机。应用领域：提升机、超重机、机床、食品机械、 挤压机、自动仓库中的传动等。3. 提高产品质量：产品的制造过程能够较好地控 制，就能够更好地提高产品质量。应用领域：风扇、鼓风机、泵、机床、食品机械、 造纸机、薄膜生产线、钢板加工生产线等。4. 使设备更加合理化：高性能的交流调速，取代直 流电机调速，使维护趋于简单，另外由于变频调速的 出现，使一大批恒定转速的电动机得以提高功能。由 于变频调速的出现，使以下几个方面得以容易实现： 设备的自动化 多台电动机的统一控制 机械装置的简单化 运行可靠性的提高应用领域：搬送机械、金属加工机械、纤维机械、 造纸生产线、钢板加工生产线等。5. 改善或适应环境：变频调速对环境引起的公害 小、适应环境的能力强。 便于在易燃易爆场所使用。 静音化应用领域：空调机、风扇、鼓风机、压缩机、电 梯等。
