小型AC UPS和DC UPS 优缺点比较

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由于工业电气系统经常遇到电压波动,谐波失真,噪声以及短期或长期停电,因此必须通过为应用指定不间断电源(UPS)确保最大的正常运行时间。 为控制系统指定最佳的UPS是很具成本效益的投资之一。

1   介绍

基于微处理器的工业控制系统之(PLC,工业计算机,HMI,电机驱动器,运动控制器和传感器)—是基于高可靠性,高质量和竞争力系统组件。 如果有一个普遍因素可以破坏并导致系统停机,就会导致损失或意外。由于工业电气系统经常遇到电压波动,谐波失真,噪声以及短期或长期停电,因此必须通过为应用指定不间断电源(UPS)确保最大的正常运行时间。 为控制系统指定最佳的UPS是很具成本效益的投资之一。

2   应用

3          组成架构

3.1    AC –UPS

下图是常用在线式UPS的基本架构

通用AC UPS 架构图

常用的交流UPS架构图

常用的交流UPS至少由下列模块组成

l  AC/DC 模块

l  DC/AC逆变器模块

l  DC/DC 充电机模块

l  旁路继电开关模块

缺点:

l  多次电压变换产生的能耗。

l  短期或长期停电时。

l  成本效益比差。

l  电压波动,谐波失真,噪音和噪声。

3.2    DC UPS

DC UPS 常用架构图

组成

l  充电机

l  MCU/uC

l  接口管理

l  电池单元

基本功能

当输入功率在安全限制范围内时,UPS为下挂电源线上的负载供电并使电池保持充电状态。

当电能质量问题威胁要关闭DC直流供电系统,UPS通过切换到免维护电池,可以为支持的负载提供足够的电力。 UPS轻松连接切换电源(毫秒级中断)持续为负载供电,时间长达数分钟到数小时。

如果发生较长时间的中断,UPS可以配置为向监控设备发出有序关闭信

监控设备并触发连接负载的安全断电,确保停电时的设置得救(镜像)。

对于工控电脑来说,这个关闭前的“快照”非常有助于快速有效地重启系统(恢复供电)。

充电计量单元

系统采用带能量采集功能的充电管理芯片

l  备份电池类型/电压选择

l  CC/CV模式,充电电流实时可调

l  JEITA,根据温度调整充电电流

l  电池电流/电压采集

l  BSR/SOC/SOH计算

l  输出电压/电流采集

l  输入电压/电流采集

电池包

系统采用稳定可靠的带前端AFE管理的电池PACK,实现AFE的初级保护

接口

l  继电器报警信号触发(过压/欠压)

l  DC buck/boost 电压输出,温度可控

l  RS232+RS485+USB(可选)

l  WIFI/BLE/GPRS/NB-IOT(可选)

l  MODBUS协议支持

4          AC/ DC UPS 使用对比

序号

 

传统 AC UPS

DC UPS

1

安装

机架式安装

嵌入式安装(导轨)

2

应用环境

数据中心/办公产所

工业控制,智能交通,视频监控,基站

3

标准

UL 508

/

4

损耗

多次AC/DC,DC/AC转换,每次转换都要损耗

外接AC/DC适配器

5

风扇

6

充电器

 

5          Key features for operations and diagnostics

先进的DC UPS标配一套基本的运行和诊断功能。 直流UPS指定提供了以下必备功能:

l  远程监视(云端)

l  诊断和关闭(开机自检)

l  电池状况 LEDLCD状态指示灯(视觉诊断)

l  正常和电池模式下的过载保护;

l  系统监控继电器端子.继电器触点向控制器提供可靠的信号,表明系统使用电池供电。

l  USB/UART具有连接计算机的通讯能力为佳。

如果未保持最佳充电状态,电池的寿命会大大缩短。请确保DC UPS电池从正规供应商处购买,这些经销商应了解电池保质期的限制。

6          充电管理对电池安全及寿命的影响

影响电池寿命和安全的主要因素

1.       电池过充

2.       电池过放

3.       充电电流过大

4.       工作循环次数过多

基于微处理器的UPS确保正确的电池充电曲线,JEITA可选,内阻测量。从而延长电池的寿命。

同时提供电池包的短路、断路、过充、过温、过放保护。系统采用带前端初级保护的电池包(锂电池),提高系统的安全性能。

 

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