1 UPSとは
無停電電源装置としても知られる UPS は、主要コンポーネントとしてエネルギー貯蔵デバイスとインバータを含む定電圧および一定周波数の無停電電源装置です。主に 1 台のコンピュータ、コンピュータ ネットワーク システム、またはその他のパワー エレクトロニクス機器に無停電電源を供給します。
UPS 無停電電源装置は、主電源の故障や停電時に負荷の動作に影響を与えないように、負荷に電力を供給し続け、電力供給の品質を確保できる非常用電源装置です。二重電源間の無停電スイッチング、周波数変換、電圧変換、絶縁干渉、バックアップなどの主な機能を備えており、ビッグデータ情報機器、産業用バックアップ電源、ショッピングモール、銀行システム、鉄道などの分野で広く使用されています。システムや医療機器など。
UPSはダイナミックUPS（回転式）からスタティックUPS（据え置き式）への発展過程を経てきました。初期のダイナミック UPS はフライホイール エネルギー貯蔵を使用し、機械エネルギーとエンジンを利用してエネルギー変換を実現しました。パワーエレクトロニクスや半導体材料技術の発展により、サイリスタを核としたスタティックUPSがダイナミックUPSに取って代わられつつあります。その後、スイッチング素子として自己消灯型ジャイアントパワートランジスタ、パワー電界効果トランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタを用いたスタティックUPS装置が開発されました。また、電子技術やデジタル制御の発展により、UPSの制御回路もアナログ回路からデジタル回路への変換が進み、性能が大幅に向上しました。
UPS は主に、整流器、バッテリ パック、インバータ、および静電トランスファー スイッチで構成されます。主電源が正常な場合、UPS は主電源を安定させ、内部バッテリ パックを充電しながら負荷に供給します。主電源が遮断された場合、UPS はバッテリパックの電気エネルギーをインバータを介して AC 電力に変換し、負荷に電力を供給し続けることで、無停電電源供給を実現します。
UPSは、さまざまな規格や特性に従って、出力波形、電力容量、入出力モード、動作原理、構造、アプリケーションシナリオに基づいて分類できます。一般的な分類方法には、動作原理に応じてダイナミック UPS とスタティック UPS が含まれます。静的 UPS には、バックアップ、インタラクティブ、オンラインなどが含まれます。電源システムに応じて、単一入力と単一出力、3 入力と 1 出力、3 入力と 3 出力などに分けられます。出力に応じて、マイクロ、小型、中型、大型などに分けられます。
2種類のUPS
オンライン対話型UPS
オンライン インタラクティブ UPS は、バックアップ UPS の高効率とオンライン UPS の高品質電源供給の利点を組み合わせています。主電源が正常な場合、複雑な電力変換プロセスを経ずに主電源から負荷に直接電力を供給するため、作業効率は非常に高く、98%以上に達します。同時に、自動電圧安定化機能も備えており、電圧を大まかに安定させ、電力網の干渉をある程度吸収できます。電圧安定化方式はバックアップ形とほぼ同じで、主にリレーを使用して変圧器のタップ方式を切り替えます。入力電圧が高いとトランスは降圧し、入力電圧が低いとトランスは昇圧します。出力電圧の安定化精度は 5% -10% です。
このタイプの UPS のインバータは双方向変換機能を備えており、主電源が供給されるとバッテリを充電するための AC/DC 整流器として機能します。停電が発生した場合、DC/AC インバータに変換され、バッテリから電力が供給され、UPS は負荷に電力を供給し続けます。出力電圧波形は疑似正弦波にすることもできますが、出力電力が高いため、負荷において入力電圧が正弦波であることを必要とするデバイスが存在する可能性があるため、ラインインタラクティブ UPS のインバータ出力電圧はほとんどの場合、正弦波。また、入力および出力の高周波フィルタも装備されており、グリッド電圧からの高周波（差動およびコモンモード）干渉に耐えることができます。
ラインインタラクティブUPSは、中小規模のオフィスおよびホームネットワーク機器に適しています。これらのシナリオでは、特定の電源保護要件を満たすだけでなく、低コスト、シンプルな回路、および高い信頼性という利点もあります。また、コンバータには充電機能もあり、充電容量はバックアップタイプよりも強力です。 UPS 出力にはまだ変換時間がありますが、バックアップ タイプよりも短く、通常は 4-6 ミリ秒です。入力スイッチと自動電圧レギュレータの間にインダクタを直列に接続すると、主電源が遮断されたときにインバータが直ちに負荷に電力を供給できるため、ラインインタラクティブ変換時間をゼロに短縮し、耐干渉能力を高めることができます。 。
デュアルコンバージョンUPS
デュアル コンバージョン UPS は、2 つの電力変換を通じて出力電圧の安定性と連続性を保証し、データ センター、医療施設、金融機関などの主要なアプリケーション シナリオで広く使用されています。
デュアルコンバージョンUPSの回路構成は、整流器兼充電器、インバータ、バッテリ充電器（オプション）、バッテリスイッチなどで構成されます。整流器兼充電器は、AC入力電力をDC電力に変換し、インバータに供給し、バッテリを充電します。同じ時間です。主電源が遮断されると、インバータはバッテリの DC 電力を AC 電力に変換し、負荷に供給します。
バイパスのないデュアル コンバージョン UPS の回路構造は、整流器/充電器、インバータ、バッテリ充電器 (オプション)、バッテリ スイッチなどで構成されます。最新の UPS システムには独立したバッテリ充電器が装備されていることが多く、フロート充電電圧が異なるという利点があります。バッテリーの容量は負荷によって変化しないため、バッテリーの寿命を延ばすのに役立ちます。バッテリー スイッチは、バッテリーを整流器またはインバーターに接続または切断するために使用され、サイリスター、ダイオード、または機械式スイッチを使用できます。
バイパス付きデュアル変換 UPS は、UPS を通常モードからエネルギー貯蔵モードに、またはその逆に切り替える UPS スイッチ モジュールを追加します。
デュアル コンバージョン UPS の動作原理は、主電源 AC 入力電力がまず整流器によって DC 電力に変換され、次にインバータによって AC 電力に変換されることです。同時に、整流器/充電器または独立したバッテリー充電器がバッテリーを充電します。通常の状況では、負荷は整流器/インバーターの組み合わせによって電力を供給されます。主電源の AC 入力電源のインジケーターが所定の容量制限を超えると、UPS はエネルギー貯蔵モードに切り替わります。つまり、バッテリーとインバーターの組み合わせが負荷に電力を供給し、電力供給時間間隔がエネルギー貯蔵モードになります。バッテリの持続時間、または主電源入力電源が UPS の設計容量制限に戻り、その後通常モードに切り替わるまで。整流器/インバータに障害が発生した場合、または UPS が瞬間的または継続的な過負荷に見舞われた場合、UPS はバイパス動作モードに切り替わり、負荷はバイパス電源 (AC 入力 3) によって一時的に電力が供給されます。中断のない変換を保証するには、インバータの出力と AC 入力 3 が同期している必要があります。また、入力電圧と出力電圧が異なる場合は、バイパス回路（AC入力3）にトランスを設置する必要があります。
デュアル コンバージョン UPS の負荷には、インバータが整流器から電力を供給されているかバッテリから電力が供給されているかに関係なく、インバータから常に継続的に電力が供給されます。 UPS の出力電圧と周波数は、主電源の入力電圧と周波数に依存しません。出力波形は、通常モードとエネルギー蓄積モードの両方で正弦波です。整流器とインバータによって負荷が主電源から分離されるため、主電源からのさまざまな干渉が抑制され、サージ/スパイク、ラインノイズ、不足電圧、過電圧、雷、周波数の変化、電圧歪み、電圧高調波、停電、主電源からのその他の障害。デュアル コンバージョン UPS の入力電源に許容される電圧範囲は広く、出力電圧の静的および過渡的精度は高くなります。 AC入力電源に障害が発生した場合、変換プロセス中に出力電力を中断することなく、通常モードからエネルギー貯蔵モードに瞬時に切り替えることができます。言い換えれば、変換時間はゼロです。ただし、UPS に障害が発生した場合、通常モードからバイパス モードへの移行時間は 1-4 ミリ秒になります。
オンラインUPS
オンライン UPS は、入力 AC 電源を DC 電源に変換し、必要に応じて AC 電源に戻します。最高レベルの電源保護機能があり、電力システム、コンピュータ データ センター、その他の分野で広く使用されています。
オンライン UPS は、インバーターを常に動作状態に保ちます。まず外部AC電源を回路を通じてDC電源に変換し、次に高品質インバーターを通じてDC電源を高品質の正弦波AC電源に変換してコンピュータに出力します。電源供給状態では、主な機能は電圧を安定させ、電波干渉を防ぐことです。停電時には、バックアップ直流電源（バッテリパック）を使用してインバータに電力を供給します。インバータが連続動作するため、スイッチング時間の問題がなく、電源要件が厳しい状況に適しています。
オンラインUPSはバイパスフリーとデュアルコンバージョンの2種類に分かれます。回路構成バイパスのないデュアル コンバージョン UPS は、整流器、インバータ、バッテリなどで構成され、比較的シンプルです。バイパス付きのデュアル コンバージョン UPS は、UPS を通常モードからエネルギー貯蔵モードに、またはその逆に切り替えるための UPS スイッチ モジュールを追加します。システムの柔軟性と信頼性が向上します。
オンライン UPS の動作モードは次のとおりです。主電源が正常な場合、主電源はサージ吸収フィルタ回路→ AC から DC 回路→ DC から AC 回路→を通過し、AC 電源出力を変換して負荷に供給します。同時にバッテリーを充電します。マイクロプロセッサ制御回路は停電を検出すると、直ちにバッテリを放電し、DC 電力を AC 電源回路に変換し、AC 電力出力を負荷に供給します。マイクロプロセッサ制御回路が UPS の障害を検出すると、UPS はリレー (RELAY) を使用してバイパス (BYPASS) にトリップし、主電源から負荷に電力を供給し、ユーザーに警告音を発します。
オンラインUPSには正弦波出力など多くのメリットがあります。主電源モードでもバッテリーモードでも、低歪みの正弦波電源を出力でき、ユーザーの負荷デバイスに最高の電力保証を提供します。変換時間ゼロ。主電源が遮断または復旧した場合、UPS が主電源モードとバッテリ モードを切り替えるための変換時間が不要となり、負荷動作の信頼性が効果的に確保されます。入力ゼロワイヤ検出機能、UPS 主電源入力ゼロワイヤ逆接続を回避するために、ゼロワイヤ逆接続検出機能が付いています。人間化バイパス出力、入力は通常の主電源、デフォルトではバイパス出力なし。通常のインバータ出力を得るにはオンにする必要がありますが、ソフトウェア構成を通じて「主電源にバイパス出力がある」に変更できます。 TVSS 機能は、過渡電圧サージ抑制サージ電圧保護機能とも呼ばれ、ファックス、電話、モデム、ネットワーク、その他の変換保護機能に使用されます。デュアルマシンホットバックアップ、ユーザーの最も重要な負荷機器の電源オフが絶対に禁止されている場合、6KVA以上の容量のモデルはデュアルマシンホットバックアップ機能を完全にサポートできます。ユーザーはプライマリ用とバックアップ用に 2 台の UPS を使用できます。そのうちの 1 つが故障すると、もう 1 つが電力を供給する責任を負います。入力力率改善、入力力率改善機能付き。全負荷状態では、入力力率が 0.95 以上に達する可能性があるため、ユーザーの電力網環境が汚染されることはありません。 DC起動。停電が発生した場合、コンピュータまたはその他の負荷機器を起動するために UPS が必要な場合、バッテリを DC 起動に直接使用できるため、UPS の使用がより便利で信頼性が高くなります。バイパス保護機能とバイパス電源供給機能により、UPS の緊急時対応能力が大幅に向上します。同時に、ユーザーの負荷機器の電源に特別な要件がある場合（電圧が高すぎないなど）、ユーザーの負荷機器を高電圧の危険から保護するためにバイパス電源電圧保護が提供されます。自動スタート機能。主電源が異常で、電源が遮断されるまでバッテリ モードに移行すると、UPS はシャットダウンします。主電源が通常に戻ると、UPS は自動的に起動し、ユーザーがいちいち電源を入れる必要がなく、通常の電力を供給します。長期電源設計により、ユーザーに包括的な長期マシン オプションを提供し、適切なバッテリー パックを装備すると、ユーザーは約 8 時間放電して、さまざまな電力網環境の要件を満たすことができます。長持ちするマシンは強力な充電機能を備えています。放電時間の延長に加えて、バッテリーは強力な再充電能力も備えており、約 5-10A の初期充電電流を提供します。セルフチェック機能により、停電状況をシミュレートし、電力供給のためにバッテリーモードに入ることができます。この機能は、パネル上のセルフチェック ボタンを通じて、または監視ソフトウェアと組み合わせていつでも実行できます。国際規格EN50091-2およびIEC61000-4シリーズ規格に従って設計された強力な耐干渉性により、UPSの使用の安全性と信頼性が効果的に向上します。発電機との併用が可能で、入力電圧・周波数の範囲が広く、主要ブランドの発電機と組み合わせてより長期間使用できます。同時に、発電機によって生成された貧弱な電力を効果的に除去し、純粋で安全かつ安定した電源を負荷に提供します。誘導負荷を処理できます。ソフトウェアをダウンロードします。ユーザーにとって UPS 管理をより便利かつ効果的にするために、インテリジェントな管理を実現する監視ソフトウェアを Web サイトから無料でダウンロードできます。スロット、インテリジェントスロットを搭載。ユーザーは、IBM AS400 標準通信信号を提供する AS400 カードを選択できます。ユーザーは、サウンドアラームやライトディスプレイなどのリモートディスプレイに AS400 インターフェイスを使用できます。あるいは、WinPower CMC カード (集中監視カード) を購入し、監視ソフトウェアを使用して、コンピュータが複数のローカル オンライン UPS システムの動作ステータスを同時に監視できるようにすることもできます。
その他のタイプの UPS
タワー UPS とモジュラー UPS を含みます。タワー型UPSは独立した三相構造となっており、内部部品の故障の可能性が低く、メンテナンス時間が短いため、ハイレベルなデータセンターに適しています。モジュラー UPS は、並列動作により電源モジュールの冗長性を実現します。これには、単一マシンのコストが低くなり、効率がわずかに高くなるという利点がありますが、故障率が高くなります。
高周波マシンとモジュラー UPS 電源には、特有の長所と短所がいくつかあります。高周波マシン UPS 電源は、モジュラー高周波 UPS とも呼ばれ、ドロワー スタイルの高インテリジェンス モジュラー設計を採用しています。キャビネット内の UPS モジュールを追加または削除することで、電源出力入力と信頼性の要件を柔軟に満たし、最高の費用対効果を実現できます。簡単に抜き差しできる機能を備えており、キャビネット内のモジュールを追加または削除することで出力と信頼性の要件を満たすだけでなく、冗長性が許す限りオンラインメンテナンスが可能となり、修理時間ゼロを実現します。パワーエレクトロニクスと自動制御の分野における高度な技術成果を結集したフルコントロール技術の採用は、UPS業界の技術革新の画期的な出来事です。高周波UPS電源は小型軽量です。主電源電圧の変動に対する高い適応性。主電源の入力力率は 0.99 以上に達する可能性があり、主電源入力電流の高調波成分を 5% 未満に低減し、主電源グリッドへの汚染を最小限に抑え、可聴ノイズ (電気ノイズを含む) を排除します。および機械的なノイズ）。ただし、高周波マシンでは、20kHz UPS で動作できる高周波 IGBT を使用する必要があります。これらの IGBT は高価で、供給が限られており、電圧と電流の動作領域が厳しく、耐衝撃性が低く、信頼性が低く、故障率が高くなります。
モジュラーUPSは、高周波UPSの電源部分を個別の電源モジュールに分離し、並列出力するシステムです。また、バイパス切替モジュールや制御ユニットもモジュール化されており、UPS全体がモジュールを積み重ねて構成されています。モジュラーUPSの最大の特徴は、電源部の冗長化機能を簡単に実現できることです。 UPS の収容能力の余剰電力が単一モジュールの電力よりも大きい限り、UPS の電源部分は「N+1」の冗長性を実現できるため、UPS 電源の信頼性が向上します。モジュラー UPS のもう 1 つの利点は、その高可用性です。モジュールに障害が発生した場合は、修理時間が非常に短く、メンテナンスが容易なため、直接交換できます。さらに、モジュラー UPS は「投資しながら成長する」モデルについてよく言及されます。これは、ユーザーが初期構築中に購入する電源モジュールの数を減らし、ビジネスの成長に伴ってユーザー デバイスの数が増加した後に UPS 拡張用に電源モジュールを購入できることを意味します。モジュラーUPSのシステム構造は柔軟性が高く、電源モジュールの設計コンセプトは、システム運用中にシステムの動作や出力に影響を与えることなく簡単に取り外しおよび取り付けできることであるため、「オンデマンド拡張」を実現するための投資計画が可能になり、ユーザーの事業発展による「ダイナミックな成長」を実現します。これにより、後段の設備のオンデマンド拡張に対応できるだけでなく、初期購入コストも削減できます。