直流线路上的 UPS

直流线路上的 UPS

UPS 如何能在电池和交流电源插座之间快速切换,切换时间从 4 毫秒到 12 毫秒。在如此短的时间内切换有什么特别之处。据我所知,它内部有继电器来执行切换操作,但继电器本身无法切换得如此之快。我之所以问这个问题,是因为我需要在 2 条直流线路之间切换,我尝试了多个 12 V 直流继电器到 30 安培继电器,但一旦主直流电源切断,我的设备仍然必须关闭或重新启动,因此备用电源无法跟上。

我有一个直流电源系统和一个交流电源系统。直流电源用作备用电池,交流电源是市电,我不关心市电消耗的瓦数,但我关心的是电池的每一瓦,因为我 70% 的时间都在使用电池。

我有一台迷你直流游戏机,配备 60 瓦 GTX 1060 和低功耗 I3 第 8 代,我的总功耗约为每小时 110 瓦。该 PC 适用于电池系统,因为它的输入电压为 6 至 36 伏宽输入范围,并且可以使用最大 250 瓦的组件。我已经拥有一个 300 瓦的交流到直流 12 V 适配器来为其供电,但我不想每次突然断电时它都关闭,我想让它保持开启状态,所以我买了一堆继电器在交流到直流 12 V 适配器和 12 V 电池系统之间切换,但它们都无法正常工作,所以我退还了它们,因为每次切换电源时 PC 都必须关闭或重新启动。

请注意,我当然不会使用逆变器,将内部电源切换到另一个交流电源,并使用普通 UPS 来增加我的电力消耗,使我的电力消耗增加到现有的两倍……所以请不要建议使用交流电

答案1

答案是根本不切换。你同时连接电池和 AC/DC 转换器。电池不断充电,因此放电不是问题。

如果您愿意,可以添加几个二极管,以防止电流从 PC 回流到电池。事实上,您可以添加 2 组二极管,但这可能有点过头了。

电池电源始终处于开启状态,因此切换时间应为 0。

这是在线/内联 UPS 工作原理的简化版本,没有切换时间。

答案2

UPS 切换“足够快”的原因正是它切换交流侧:PC 中的 PSU 是开关电源,这意味着它本身存储了大量能量。

台式机电源通常设计为存储足够的能量,输入侧单个半波的损失不会导致直流输出中断。服务器电源通常设计为双倍的容量,因此输入侧全波的损失不会导致直流输出中断 - 这是因为服务器 PSU 通常用作冗余对,并且如果服务器仅使用一个 PSU 运行,也必须能够实现半波的生存间隔。

UPS 的设计需要小于半波进行切换(50Hz 时小于 10ms),因此 PSU 中存储的能量可以轻松弥补 UPS 切换造成的差距。

在直流侧,没有这样的生存间隔 - 即使直流电中断几纳秒也会导致故障,因此即使是最快的继电器也无法切换。除此之外,PSU 还会向主板提供数字“电源良好”信号,即使有备用直流电源可用,该信号也会处于非活动状态。

为了克服这个问题,你至少需要:

  • 在直流侧增加生存能力(通常通过电容器)
  • 如果有备用电源可用,请重新连接“电源良好”信号以保持活动状态(如果您的主板不会像许多消费类主板那样忽略它)

这非常具有侵入性,因此您可以考虑使用双转换系统,无论是预装 UPS 还是 DIY 版本:使用较新的基于微控制器的逆变器,双转换的损耗已大大降低。这让您不必对 PC、显示器等组件挑剔。

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