UPS设备的转换开关

UPS设备的转换开关

作为一种电源设备,UPS设备被广泛的用在数据中心、金融保险、通讯广播、民航高铁、冶金化工等领域中,为计算机服务器等设备提供“不间断”的电源保障。
　　
　　1 转换开关是UPS设备重要组成部分
　　
　　目前的UPS设备主要分为后备式(图1)和在线式(图2),这两种UPS设备中都含有转换开关。在后备式UPS设备中,转换开关用于稳压后的交流电源与后备电池逆变输出间的转换(市电正常时,逆变器处于后备状态,不工作),其转换动作时间就是后备式UPS输出中断时间。
　　
　　在线式UPS设备中,转换开关用于逆变输出与静态旁路间的转换,尽管在没有输入电源时,逆变器可以在无中断的情况下输出电池组的电能,使得这种UPS设备看似“不间断”供电,但在跳转维护旁路供电时,输出电压依然会有中断,其中断的时间就是转换开关的转换动作时间,在线式UPS用的转换开关一般为电子式的。
　　
　　由此看出,UPS设备转换开关的动作快慢,决定了UPS设备供电是否是“不间断”。
　　
　　2 UPS设备的转换开关
　　
　　(1)相关定义
　　
　　①UPS开关(一般为空气开关)用于将UPS或旁路连接到负载或与负载隔离的开关。根据负载对连续供电性能的要求,可以是机械式或电子式(包括熄灭型、电网换相型、自换相型)开关;
　　
　　②转换开关用于实现从一个电源到另一个电源间的转换,由一个或多个开关组成;
　　
　　③转换动作时间测定从主电源被监测到偏差的瞬间起至主触头闭合备用电源为止的时间;
　　
　　④电力电子开关用于电力电子转换的运行单元,至少包含一个可控电子阀器件;
　　
　　⑤机械式UPS电力开关在正常条件(包括规定的过载运行)下,能够接通、承载和分断电流的机械开关装置。而在非正常条件(如短路)时,可以在规定时间内承载电流;
　　
　　⑥混合式UPS电力开关至少由一个可控电子阀器件组成而成,带有机械分接点的UPS开关。
　　
　　(2)UPS设备的转换开关分类
　　
　　从构成方法形式上,UPS设备的转换开关可以分为电子式、机械式、机械/电子混合式。
　　
　　电子式转换开关(图3)由两组双向可控硅组合而成,其特点是转换速度快:两路输入电源同步时,转换动作时间<5ms;两路输入电源不同步时,转换动作时间<20ms。其缺点是:①没有可视的分断点,不能作隔离使用;②电气性能差,抗过载能力、短路能力低。其过载能力一般与UPS设备相同,即:125%的负载可承受10min,150%的负载可承受10s;③成本较高;④体积大(加散热片)。
　　
　　机械式转换开关(图4)的优点就是电气性能好,抗过载、耐短路能力强;可具有明显分断点、能做隔离使用;价格便宜。其缺点就是一个致命的:转换动作时间长!无法达到UPS设备输出电源“不间断连续性”的要求。
　　
　　依据CBEMA(计算机商用设备制造协会)曲线为依据生产制造的UPS设备,其输出电压中断不能超过1/2周波(2000年后的CBEMA曲线限定为中断不超过1个周波),按此要求,UPS的转换开关转换动作时间必须<10ms(有按新的CBEMA曲线要求<20ms的),这一硬性指标机械式转换开关很难达到!因此UPS设备中绝大数是采用电子式转换开关的,只有小型的后备式UPS设备,从成本因素考虑,选择由继电器(或接触器)组成的机械式转换开关。
　　
　　混合式转换开关(图5)就是把电子式与机械式转换开关结合在一起,让他们相互扬长避短,即满足了开关的