旁路方式:当UPS故障或需要进行维护时,静态开关闭合(导通),负载直接由市电电源(旁路电源)供电。经济模式UPS的结构和工作方式结双变换式UPS的唯一缺点是效率较低。为了适应节能的需要,双变换式UPS可以设计和配置为包括IEC62040-3的性能分类多方式双变换式UPS,其中一个运行方式是利用VFD高效率的经济运行方式,即利用市电直接为负载供电。这种UPS称为经济模式双变换UPS,简称经济模式UPS。
经济模式UPS的硬件结构与常规双变换UPS相同,也由整流器、逆变器、静态开关和蓄电池4个功能部件组成。没有增加任何新的元件,所以没有增加系统的复杂性。原有功能元件被用于新的方式中,获得了新性能,增加了新的工作方式。
工作方式经济模式UPS与常规双变换UPS工作方式的区别是,除了前述三个工作方式外,增加了第四个工作方式,即经济方式(或节能方式)。在经济方式中,静态旁路开关开通,UPS负载由市电直接供电,正如备用UPS(VFD),损耗Zui小(典型值为1%左右),效率Zui高。
经济模式UPS组合了双变换UPS(VFI)和单变换UPS(VFD)的优点,获得了很好的效果。每当输入电源(市电)的情况发生变化时,UPS系统就自动进行工作方式的转换。既满足关键负载对电源质量的要求,又达到节能的目的。
如图2所示,当市电的指标在可接受的极限内时,科华UPS运行于经济方式,采用市电直接为负载供电。因此可获得Zui高的系统效率。效率的典型值在98%～99%,而双变换式UPS的效率Zui高为94%左右。这表明采用经济方式,效率可提高4%～5%。当市电的指标超出预定的指标,但整流器尚能正常运行时,系统转换到双变换方式,通过整流器/逆变器为负载供电,使负载与市电的各种干扰完全隔离。
当市电电源中断或持续异常,超出整流器所能接受的范围时,UPS就运行于蓄电池方式,利用蓄电池提供的能源,经逆变器继续为负载供电。
当UPS设备本身故障或需要进行维护时,UPS运行于旁路方式,负载经静态开关由市电直接供电。其中双变换方式和蓄电池方式之间的转换以及双变换方式和旁路方式之间的转换,与常规双变换式UPS完全相同。经济方式和双变换方式之间的转换是经济模式UPS所特有的,这个转换的控制是采用冗余控制装置实现的。例如,在由多个UPS模块组成的并联冗余UPS系统中,每个UPS模块都有其独立的数字信号处理器(DSP),当运行在经济方式时,所有DSP都连续监视市电输入电压和频率、负载电压和频率。如果任何一个DSP检测出欠压或频率变化,即发出向双变换方式转换的命令。这种固有冗余控制电路非常可靠安全。经济方式和双变换方式的转换和返回条件可根据市电情况适当调节,以适应不同站点的具体情况。如果市电情况较差,在规定的时间内出现多次反复转换,UPS将在一段时间内(例如1h)保持在双变换方式。
经济方式与旁路方式的区别经济方式与旁路方式之间有很大的区别,如图2所示,在经济方式中,整流器和逆变器保持在特殊的“准备好”状态,整流器开机并可为蓄电池充电。逆变器的控制电路正常运行,继续保持与市电电源同步,但是逆变器的功率半导体器件的驱动信号没有接入,因此被关断。因为半导体器件没有进行开关运行,没有流过电流,故不产生损耗。应该指出,在经济方式下,UPS模块的控制电路仍然正常运行也会消耗功率,但功率损耗很小,对系统效率的影响可以忽略。
因为在经济方式中控制电路保持正常运行,当市电质量降低,需要转换到双变换运行方式时,所需要的功率半导体器件的驱动信号可以立即加上。
