不中断电源设备之选择与应用.pdfVIP

不中斷電源設備之選擇與應用 作者: 中華電信 總公司網路處 湯奕隆 工程師 1. 什麼是不中斷電源設備 科技不斷進步，確實為我們帶來舒適與方便的生活，不知不覺間我們 對科技自動化機器設備依賴日深，然而我們也同時開始飽嚐電力中斷、自 動化失靈的不便與痛苦 。大多數的電氣設備對於停電並不敏感 ，停電期間 僅造成不便 ，一旦電力恢復 ，又可繼續提供服務 ，例如 ：電梯 、電視 、洗 衣機、冰箱…等。少數較精密的設備對停電特別敏感，不僅造成巨大損失 ， 嚴重的話還會對生命造成威脅，例如大型電腦 、證券交易、微晶片製造、 心肺機、導航設備…等。 發電機是最常見的緊急備用電源，停電期間它提供電力供設備使用， 但是不論發電機啟動的速度有多快，從停電後發電機接到啟動信號開始 ， 至發電機電壓、頻率等達穩定可以供電為止，必須花費數十秒至數十分 鐘 ，在這段期間所有用電設備均停止工作 ，如上所述 ，可能造成少數設備 損壞或帶來生命財產的損失 ，由 此可見發電機並不能完全滿足用電設備的 需求。 顧名思義 ，不中斷電源設備(Uninterruptible Power Supply System)提供不 中斷 、穩 定而可靠之交流電力，專供電腦及其他重要設備使用 ，俾 於市電 供應失常時，設備仍能維持正常運作 ，不致造成損壞或癱瘓。 本文就不中斷電源設備之構造及重要特性以電信人的眼光做一簡要之 說明 ，期使讀者充分了解不中斷電源設備之架構及功能 ，並對不同領域之 應用多一層認識，知道該設備能為我們做什麼 ，進而選擇最適當的產品， 做最有效率的應用。 2. 系統種類 以構造上來區分，UPS 大體上可分成靜止型(Static Type) 及動態型 (Dynamic Type)二種。凡結合轉動之引擎、馬達、發電機、飛輪等做為電 力輸出元件者，本文均歸納為動態型。在應用上亦可分成線上式(On-line) 及離線式(Off-line) ，前者為 UPS 全部或部分裝置於電源與負載之間，具有 隔離作用 ，後者為熱機待命狀態 唯， 有當電源中斷時才供電 ，故 對於供電 系統中之干擾、高壓 、低壓 畸變等不良品質電力不具隔離能力， ，除 非預 算拮据，否則不建議使用，因此不在 本文介紹範圍。以下將逐一說明： 1 2.1 靜止型 UPS 主要構成元件包含： 2.1. 1 充電機整流器/ (Rectifier/Charger) 2.1.2 蓄電池 (Battery) 2.1.3 變換器(Inverter) 2.1.4 靜止型切換開關 (STS ；Static Transfer Switch) 2.1.5 維護用旁路開關(Maintenance Bypass Switch) 2.1.6 匹配隔離變壓器(Match and Isolation Transformer) 2.2動態型 UPS 市面上動態型的產品種類繁多 ，可用「玲琅滿目」來形容，但各種 產品之最大共同點就是都利用動態元件如飛輪或類飛輪之儲能元件於 電源切換 (市電和不中斷電源設備間時) ，釋 出所儲存之能量，作為轉接 之橋樑，提供真正「零」中斷的電力，或負載回路中發生短路時，提 供大電流以迅速清除並隔離故障點之能力。 在形形色色的系統中，以結構上來區分的話，勉強可分成全動態型 及混合型，主要構成元件為： 2.2. 1 全動態型 (1) 抗流圈 (2) 同步機 (馬達發電機組) (3) 離合器 (4)引擎 (5) 儲能裝置 (如飛輪等裝置) (6) 維護用旁路開關 2.2.2 混合型 (1) 抗流圈及閘流開關 (2) 儲能裝置