静态 UPS 与旋转 UPS

静态 UPS 与旋转 UPS 是用于描述两种不同 UPS 系统设计的常用术语。静态 UPS 或电耦合 UPS 与旋转 UPS 或机械耦合 UPS。每个都为不同的应用程序提供了一定的好处。

UPS 旨在在市电中断时提供电力。UPS 暂时接管负载，直到电源恢复，或者发电机打开并为负载供电。您可以根据储能系统与系统其余部分的耦合方式对 UPS 进行分类，并通过几个因素来区分它们，包括它们如何处理电压波动、大阶跃负载和短期断电等严重异常情况。在这里，我们将研究电气和机械的两种耦合方法，以比较性能、灵活性、可靠性、可用性和可维护性。

机械耦合 UPS使用通用机械驱动轴将储能系统连接到 UPS，以进行充电和放电。在机械耦合式 UPS 中，发电机与在轴上旋转的储能系统直接耦合。发电机以同步运行速度旋转，储能系统以更高的速度旋转。当断电时，储能系统通过受控制动以机械方式将电力传输给负载。最常见的机械耦合 UPS 通常称为 DRUPS，即柴油旋转不间断电源，简称旋转 UPS。旋转式UPS通常用于1MW以上的应用，并且存在以下几种情况：

• 需要发动机发电机和 UPS 并且空间有限的应用
• 大多数负载是机械负载的工业应用，多个电机不断打开和关闭（多个、短持续时间的浪涌电流）
• 通常安装在建筑物外部或专门建造的外壳内
• 高功率放大器以快速且随机的顺序打开和关闭的卫星站和广播站
• 高安全性、军事设施
• 负载的性质需要最高质量的正弦波形，或者存在下游系统故障清除要求，而无需直接旁路到市电
• 提供空调非常昂贵的环境

 

电耦合UPS通过直流链路将储能系统连接到系统的其余部分，并利用功率半导体器件 (IGBT) 来控制充电和放电期间的电流。电池、飞轮或超级电容器用作短期能源。电耦合 UPS 有两种类型。第一种通常称为静态 UPS，使用快速开关功率半导体 (IGBT) 来制造基本波形，然后通过电力电容器进行滤波以产生交流正弦波。静态 UPS 因其相对较低的安装成本、灵活性和效率而被用于大多数应用，并且采用最广泛（根据 IHS Markit，占市场的 95.7%）。模块化架构在调整大小和扩展方面提供了灵活性，以满足需求。

第二个电耦合 UPS 具有独特的低失真和高故障清除特性，它使用更坚固的电路和功率半导体，以较慢的速度开关以产生基本波形，然后使用同步发电机代替电力电容器进行滤波，以产生基本波形。产生交流正弦波。这被称为电耦合电动发电机旋转 UPS。电耦合电动发电机旋转式 UPS 通常用于超过 1MW 的应用以及多种特殊环境，例如：

• 隔离负载和电源之间的谐波、瞬态或负载变化期间的频率稳定
• 大多数负载是机械负载的工业应用，多个电机不断打开和关闭（多个、短持续时间的浪涌电流）。
• 恶劣环境和偏远条件

• 半导体生产– 晶圆制造商、光掩模设计、消磁系统
• 制造、工业自动化– 制药、食品和饮料、石油和天然气、汽车、铝、水泥、石化、纺织品、跨大陆电缆

• 能源（需要双向功率流的应用）——可再生能源发电、热电联产、微电网、智能电网
• 石油和天然气– 油气田基础设施、跨大陆天然气管道
• 广播与通信– 卫星和广播电台

 

机械耦合 UPS 的优点

• 在线模式下的最高效率
• 卓越的浪涌电流处理能力
• 耐受恶劣环境
• 更适合大功率应用。
• 消除电容器提高了可靠性
• 占地面积更小

电耦合 UPS 的优点

• 低负载时运行效率更高（<=25% 时差异为 3%）
• 可扩展架构
• 多种储能选项
• 降低维护要求、提高可用性并降低运行成本
• UPS 和应急发电机彼此独立，可以进行不同配置以满足要求和物理限制

电耦合电动发电机旋转式 UPS 的其他优势

• 消除电容器和风扇，提高可用性
• 35% 负载时的高效率
• 大容量装置，减少占地面积
• 更好的过载和故障特性
• 适用于低压和中压
• 双向功率流将能量回馈至电网

在为您的设施探索 UPS 系统时，重要的是了解特定应用以及存在的相关电能质量问题。然后选择最适合的 UPS 分类，电气或机械耦合以及满足所需经济性、性能、灵活性、可靠性、可用性和可维护性标准的储能系统。