提到飞轮动态UPS,可能很多工程技术人员对此比较陌生。为了对动态UPS有进一步的了解,以下简单介绍一下UPS的发展历程。
UPS从最初的飞轮发电机到今天,已经度过了40多个春秋,由单一旋转发电机式发展到今天的多功能旋转发电机式、静止变换式、旋转静止结合式三大类。最早的UPS原本是用途广泛的电力保障设备,随着半导体技术和电力电子技术的进步和发展,诞生了比第一代旋转式UPS更为先进的静止变换式UPS。最初的静止变换式UPS其功率器件由晶闸管制成,并在大、中容量UPS中得到了广泛应用。MOS功率管普遍地应用在中小容量的UPS中,但这种功率管难以达到高电压、大电流,其饱和压降大于晶体管,于是兼具前两者优点的绝缘栅双极晶体管(IGBT)应运而生,促使UPS的逆变技术更趋成熟。但IGBT有寄生电流擎住效应,在一定程度上限制了其使用。
1 UPS的分类
(1)静态UPS
静止式UPS分为在线式和后备式。这两种UPS的结构大致相同,其主体结构都包括整流(充电)器、蓄电池、逆变器和转换开关等4个部分。二者的区别在于工作方式不同:在线式UPS的逆变器自始至终都在工作,而后备式UPS只有在供电异常时才启动逆变器。后备式UPS供电质量虽然差,但其效率高,价格低廉,多用于家庭及对电网要求不高的场所。在线式UPS供电质量相对要高,但价格贵得多,因此多用于精密设备、网络领域及特殊供电要求的场所。而互动式UPS兼顾了前两者某些优点,效率高、转换时间短、性能价格合理,逐渐得到用户的认可。随着市场竞争的日趋严峻,不同厂家根据用户的特殊要求而设计了不同应用场合的UPS,如邮电专用型、电站专用型、铁路专用型、油田专用型等。
(2)动态UPS
动态UPS的不间断供电是依靠旋转部件释放动能实现的。动态UPS与静态UPS在技术上各有所长,以不同的技术方式实现对重要负载的不间断供电。动态UPS弥补了静态变换式UPS的不足(需配套大量的蓄电池)。动态UPS结合自身的显著特点,经过几十年不断的发展和改进,在大功率UPS市场已经独树一帜。动态UPS相比静态UPS,单机效率高，优势明显，功能强大，具备了集成化的电源解决方案。由于其结构紧凑，可靠性高，因此随着功率应用的增高，其高效率产生的经济效益更加突出。因此在大功率UPS国际市场上得到了广泛应用。
2 飞轮储能UPS供电系统描述
那么到底什么是飞轮旋转动态UPS呢？其技术原理是怎样的?有哪些优点呢？
美国Active Power飞轮储能UPS属于在线式UPS的一种,它集传统在线式UPS和动态UPS二者技术特点于一身。以下以其为例介绍这种UPS的构成、特点及工作原理。