1、1 UPS的功能與作用1.1 UPS概述UPS是不間斷電源（UninterruptiblePowerSystem）的英文名供電負載稱的縮寫。就是在停電時能夠接替電網(wǎng)持續(xù)向負載提力。不間斷電源系統(tǒng)的精密電路設計除了提供能量給外，還能使市電供電與逆變器供電之間的轉換時間變得更短，甚至趨近于零，以滿足各種精密儀器對電源質(zhì)量的嚴格要求。這種把UPS視為備用電源的想法出UPS發(fā)展的初期，現(xiàn)在當時輪和飛輪是由整流器、電池、直流電、柴（機、飛發(fā)電機組組成，在市電供電情況下，直流電帶動或發(fā)電機給負載供電；當斷電后，由于飛輪的慣性作用會繼續(xù)帶動發(fā)電機的轉子旋轉，從而使發(fā)電機能持續(xù)給負載提供電源，起到緩沖的作用。

2、同時起動柴（機，由電動發(fā)電機組轉為油機供電，完成從市電到油機的轉換。此類盡管維護簡單也比較穩(wěn)定，但系統(tǒng)龐大，操作不方便，而且效率低、噪聲大、電氣質(zhì)量不高。QIANZHENYU2后來，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質(zhì)量問題，使計算機等設備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤程序被沖掉等嚴重后果，引起巨大的經(jīng)濟損失。因此，UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成一種具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護系統(tǒng)。UPS在有市電供給的時候，可以對市電進行穩(wěn)壓（220V±5），為計算機供電，此時的UPS就是一臺交

3、流市電穩(wěn)壓器，與此同時，UPS還向機內(nèi)的電池充電（能量儲存）。當市電異常或者中斷時，UPS立即將機內(nèi)電池的電能通過逆變轉換供給計算機系統(tǒng)，以維持計算機系統(tǒng)的正常工作并保護計算機的軟硬件不受損失。目前在市場上可以到種類繁多的UPS電源設備，其輸出功率從500VA到3000kVA不等。QIANZHENYU31.2UPS的主要應用領域UPS的使用較廣泛,計算中心,數(shù)據(jù)處理,通訊,控制,精密設備,工業(yè)生產(chǎn),要害部門均要求使用UPS,如:金融系統(tǒng)(,期貨)的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)電信,郵政的機房設備,網(wǎng)絡系統(tǒng)保險,稅務的網(wǎng)絡系統(tǒng)電信BB機,地面站,導航,指揮中心機場隊的通訊系統(tǒng),指揮中心,軍事基地,和企業(yè)等的I

4、nternet網(wǎng)絡系統(tǒng)發(fā)射中心工業(yè)用途:石油化工,工業(yè)控制的DPS系統(tǒng), 核電站QIANZHENYU4電力系統(tǒng):電站控制,電力調(diào)度系統(tǒng)廣播電視發(fā)射臺,演播大廳實況轉播系統(tǒng)賓館的訂房,客房管理系統(tǒng),超市的收銀系統(tǒng)交通,高速公路管理其他如:學校,醫(yī)療機構,系統(tǒng),報刊等UPS對于上述應用領域的保護不僅僅是出現(xiàn)在市電發(fā)生中斷的時候，提供負載不間斷的電力以緊急取代市電之用。其實在平時如遇到電壓過低或過高、突波、干擾等足以影響設備正常運轉的電源質(zhì)量問題時，UPS系統(tǒng)均會即時自動穩(wěn)壓及濾除雜波，提供給設備穩(wěn)定且純凈的電源環(huán)境。QIANZHENYU51.3UPS能解決的電網(wǎng)主要故障QIANZHENYU6電源故

5、障故障描述發(fā)生的原因主要危害電源斷電市電的完全中斷，電壓為零， 時間超過40ms雷擊，配電回路的故障，跳閘等數(shù)據(jù)丟失電壓跌落電壓低于額定值的80%85%，持續(xù)時間超過20ms大型負載設備的突然啟動數(shù)據(jù)錯誤，內(nèi)存丟失，屏幕閃爍電源浪涌電壓高于額定值的110%，持續(xù)時間超過20ms大型負載設備的突然關閉數(shù)據(jù)錯誤，內(nèi)存丟失，屏幕閃爍電源電壓持續(xù)過低電壓低于額定值相對固定百分比，持續(xù)時間從幾分鐘到幾天用電期，或負載超出電網(wǎng)能力初級硬件故障， 數(shù)據(jù)丟失電源干擾由射頻干擾（RFI）或者電磁干擾（EMI）引起的高頻雜波閃電、打印機、可控硅設 備、電機、繼電器、電機控制器、微波、廣播傳輸設系統(tǒng)死機、鍵盤鎖死電

6、源突波電壓快速上升到6000V持續(xù)時間10 100ns; 1 1000s備。閃電、電弧、開關切換數(shù)據(jù)丟失、電路損壞頻率波動電源頻率發(fā)生波動，變化范圍大于3Hz小的發(fā)電機系統(tǒng), 或者小型并網(wǎng)電站磁盤、鍵盤鎖死、屏幕抖動電壓瞬變電壓尖峰快速上升到20000V， 持續(xù)時間10 100ns閃電、電弧、靜態(tài)放電、開關切換程序錯誤、屏幕抖動諧波失真由非線性負載引起的電源波形變化由非線性負載如開關電源、調(diào)速電機、復印機、傳真機等引起通訊錯誤、過熱等2 UPS的分類2.1 后備式（Standby or Off-line） UPS后備式UPS的亦稱離線式逆變器。由于逆變器平時為冷備狀態(tài)，因此電池切換時間較長。當

7、市電輸入良好時，UPS將市電直接接至負載側（沒有調(diào)壓裝置）。只有當市電輸入失敗或供電質(zhì)量超出UPS正常輸入范圍時，才啟動逆變器并切換到電池放電狀態(tài)（410ms）。該類UPS輸入范圍窄， 容量小（400W1000W之間），逆變輸出質(zhì)量較差（一般為方波），且切換時間較長，長延時應用能力較差，因此綜合的可用性較差，只適用于單臺PC等非重要場合的一般性電源保護，但結構簡單、體積小、噪音低、較高的工作效率， 及經(jīng)濟的價格。方波輸出的UPS，不允許帶電感性負載（例如電風扇,日光燈等）.否則,不是造成UPS的逆變器燒毀,就是造成用戶負載損壞的局面。輸入輸出黑線是市電輸入正常時的路徑，紅線是市電故障時的路徑Q

8、IANZHENYU7逆變電池充電器轉換開關濾波2.2互動式（line interactive）UPS 普通交互式這類UPS同樣具有離線的逆變器，但為熱備狀態(tài)。電網(wǎng)電壓正常時，電網(wǎng)電壓直接從UPS輸出。UPS中的逆變器作為雙向變換器起到為電池充電的作用。當電網(wǎng)電壓偏低或偏高時（約在150264伏的范圍內(nèi)） ，通過UPS內(nèi)部穩(wěn)壓線路（鐵磁諧振穩(wěn)壓器或經(jīng)變壓器抽頭調(diào)壓）穩(wěn)壓后輸出。當電網(wǎng)電壓異常或停電時，通過轉換開關使電池為逆變器供電，逆變器快速投入逆變工作，UPS轉為由逆變器提供輸出電壓。由于逆變器處于熱備狀態(tài)，因此互動式UPS可以提供更快的切換時間，確保負載在切換時不受到任何影響。同時提供相當程

9、度的電壓調(diào)整能力、輸入輸出的濾波及浪涌抑制功能。從而可以提供良好的凈化輸出電源，對負載起到更好的保護作用。輸入輸出黑線是市電輸入正常時的路徑，紅線是市電故障時的路徑注：框圖中的逆變器為電池的充電功能未體現(xiàn)QIANZHENYU8逆變電池充電器轉換開關穩(wěn)壓濾波 高級交互除具有一般交互式UPS性能外，又進一步拓寬了輸入電式UPS稍寬），使壓范圍、縮小輸出電壓的波動（較之具有很高的可用性。同時在電池管理方面引入智能化管理，加快回充速度、延長電池、并提供電池潛在故障的早期。因此，高級交互式UPS在充分考慮到UPS的可用性基礎上，保持簡化的結構，提供高效率及整機的高技術在1kVA3kVA容量范圍內(nèi)應用效果

10、可靠互比較理想，對于大多數(shù)分布較分散的小型計算機網(wǎng)絡及通訊設備而言，交互到廣泛應用。但交互UPS以其獨特的綜合性能優(yōu)勢，得UPS也具有一定的局限性，除容量（1kVA3kVA）限制外，其對頻率干擾的適應性較差，UPS好。因此對柴油發(fā)電機的適應能力也不如傳統(tǒng)QIANZHENYU92.3式（On-Line）UPS該類UPS的特點就是逆變器始終工作，因此無須電池切換式UPS的結構決定了輸出與市電輸入無關。因此對時間。輸入電壓的適應能力更強，尤其表現(xiàn)在對頻率變化的適應能力。輸出則提供非常精準的電壓穩(wěn)定度、頻率穩(wěn)定度，同時整機在噪聲抑制、浪涌保護等功能上都大大提高。與前兩者相式UPS更適合于輸出范圍要求嚴

11、格的場合比，相同容量的或柴油機供電、電網(wǎng)惡劣、頻率及電壓波動大的場合。另外，UPS式容量范圍比后備及交互式UPS寬得多，由于技式UPS可提供1幾千kVA的各種容量段旁路術上的可實現(xiàn)性， 的不同應用。市電輸出黑線是市電輸入正常時的路徑，紅線是市電故障時的路徑，藍線為旁路時的路徑QIANZHENYU10電池充電器開關濾波逆變器整流器式UPS在使用中增加了很多輔助功能，如自動另外，旁路、手動旁路、電池管理、通訊管理、效率優(yōu)選、以及各種冗余方式的應用。因此，在應用范圍上也較前兩者更廣，從小型分布式到大中型集中供電方式中，都有一席之地，尤其在大中型集中供電方式中，占有絕對優(yōu)勢。近年式UPS在保護、可靠性

12、、冗余措施等方面也有很大飛躍，從而確保了在重要場合應用的可靠性。式UPS的美中不足就是，由于經(jīng)歷交直交等眾多的電氣環(huán)節(jié)，使得整機效率較低。因此，常常在小型分布供電式UPS配合使用，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。應用中，與交互QIANZHENYU11下面再針對方式。式UPS的結構框圖說一說旁路式UPS的工作市電輸出黑線是市電輸入正常時的路徑，紅線是市電故障時的路徑，藍線為旁路時的路徑正常運行方式UPS在市電正常時，UPS會將市電的交流電轉換為直流電， 并對電池充電，以備供電中斷時使用；要強調(diào)的是不斷電系統(tǒng)并不是停電時才會動作，遇到電壓過低或過高、瞬間突波等，凡足以影響設備正常運轉的電力品質(zhì)時，UPS均會動作，

13、以提供設備穩(wěn)定且干凈的電力。市電正常時，市電經(jīng)濾波后分別送到兩個回路，一個是經(jīng)充電回路對電池組充電，另一個是經(jīng)整流回路作為逆變器的輸入。再經(jīng)過逆變器的轉換提供電力給負載使用。因此，式UPS的輸出完全由逆變器來供應，不論市電電力品質(zhì)如何，其輸出均是穩(wěn)定而不受任何影響。QIANZHENYU12電池充電器開關濾波逆變器整流器電池工作方式一旦市電發(fā)生異常時，逆變器的輸入改由電池組來供應，將儲存于電池中的直流電轉換為交流電。此時逆變器持續(xù)提供電力，供給負載繼續(xù)使用，達到不斷電的功能。不斷電系統(tǒng)的電力來源是電池，而電池的容量是有限的，因此不斷電系統(tǒng)像市電一般的供應，所以不論多大容量的不斷電系統(tǒng)，在其滿載的

14、的狀態(tài)下，其所供電的時間必定有限，若要延長放電時間，須長時間型不斷電系統(tǒng)。QIANZHENYU13旁路運行方式式UPS超載、旁路命令（手動或自動）、逆變器過故障，UPS將逆變輸出轉為旁路輸出，即由市電當熱或直接供電。由于旁路時UPS輸出頻率及相位需與市電頻率及相位相同，因而采用鎖相同步技術確保UPS輸出與市電同步。旁路開關的雙向可控硅并聯(lián)工作方式，解決了旁路切換時間正做到了不間斷切換。由于控制電路復雜，一般應用在中大功率UPS上。如果發(fā)生過載，必須人為減少負載，否則旁路短路器會自動切斷輸出。旁路維護方式當UPS進行檢修時，通過手動旁路保證負載設備的正常供電，當維修操作完成后，重新啟動UPS，U

15、PS轉為正常運式UPS的這種極低的維護率，極大地提高UPS可用行。性。QIANZHENYU14式UPS對市電網(wǎng)判別標準有3個： 旁路正常判別標準：電壓波動小于±10%，頻率波動小于±46%，頻率變化速率小于1Hz/秒；此UPS判別市電正常,可以旁路輸出。整流器判別標準：電壓波動小于±15%，頻率波動小于±6%，但市電不滿足“”要求；此時UPS判別市電可用，UPS整流器正常工作向逆變器供電，但旁路不可用、UPS不能轉旁路。電池供電判別標準：電壓、頻率、頻率擺動率超出“”值；此時UPS整流器停止工作，逆變器由電池供電的繼續(xù)工作，UPS出現(xiàn)“市電故障”等。QI

16、ANZHENYU153UPS的選擇從技術和使用角度來談談UPS選擇的幾個重要問題。3.1UPS的一般選擇中小功率UPS一般是指幾個千伏安及以下的情況。目前市場上小功率的UPS為了追求體積小、重量輕、價格低，大都是簡化設計，技術上沒有大功率UPS那么嚴密，性能指標也不及大功率UPS。對于電信這樣的重要行業(yè)，在其機，如果設備比較多，布置比較集中，應該優(yōu)先考慮使用大功率UPS。基于這一原因，下面討論的內(nèi)容主要針對大功率的UPS。QIANZHENYU163.2大功率的UPS特性衡量UPS的性能有很多技術指標，下面就幾個能反映生產(chǎn)技術水平，同時也是用戶關心的技術特性進行探討。3.2.1輸出電壓特性UPS

17、的功能有兩個：一是市電斷電時不間斷的對設備供電；另一個就是 弦波。因此，市電干擾，給負載提供波形穩(wěn)定而純凈的正一個UPS首先就要看它的輸出電壓特性。UPS輸出電壓特性主要由下面3個參數(shù)來描述。 穩(wěn)態(tài)電壓精度。電壓太高或太低會使用戶設備的縮短，嚴重時會燒毀設式UPS可以提供穩(wěn)定電源電壓，因此對保護設備，使用備和提高設備的是非常有利的。穩(wěn)態(tài)電壓精度在平衡負載和非平衡負載時能達到值一般是不一樣的。如果不加區(qū)別，廠家應給出非平衡載時的穩(wěn)態(tài)電壓精度。市場參考值是；平衡負載±1，非平衡負載±2。QIANZHENYU17 瞬態(tài)響應特性電網(wǎng)在受干擾時會產(chǎn)生電壓的瞬時降低或突然升高，的電壓降

18、低或升高，對設備的和可靠性是個威脅。使式UPS則可使電網(wǎng)電壓波動的影響減至盡可能小的用程度。瞬態(tài)響應特性指負載從0100突加或從1000突減時輸出電壓的精度，其中突減負載帶來的暫態(tài)過一般要比突加負載嚴重。市場參考值是±4。 諧波失真度電力經(jīng)輸配電線路傳送至用戶端時，其間由于各種設備（特別是非線性設備）的使用，往往造成用戶端子電壓的失真。失真了的電壓和電流波形對電網(wǎng)中的敏感設備是種干擾；諧波電流則會使輸電線路的輸電能力下降，使輸變電設備發(fā)熱等等。一般要求諧波失真度<5%。式UPS的失真度<3%。QIANZHENYU18除了這三個指標外，能說明UPS輸出性能好壞的還有一些指標

19、： 頻率穩(wěn)定度在我國，電網(wǎng)頻率是50Hz。但是電網(wǎng)中的發(fā)電機運轉會受到客戶端用電量的突然變化導致發(fā)電機轉速發(fā)生變化，其式UPS的輸出可提結果是電網(wǎng)頻率產(chǎn)生了偏移。然而供穩(wěn)定的頻率。 突波保護式UPS內(nèi)部安裝有突波吸收器件，用以吸收突波，在保護用戶設備的安全。 差模噪聲的抑制差模噪聲是指產(chǎn)生與線之間（對單相設備來說，產(chǎn)生于火線與中線之間的干擾；對三相設備來說，這種干擾還存在于相線與相線之間）的干擾。式UPS對差模噪聲有較好的抑制作用。QIANZHENYU19 共模噪聲的抑制共模噪聲是指產(chǎn)生與大地之間。式UPS對共模噪聲有較好的抑制作用。 電源配合UPS的智能型通訊接口及軟件可市電電壓頻率,并可安

20、排UPS定停電時間以及次數(shù)來達到電源的時開機及關機的時間, 以節(jié)約能源。QIANZHENYU203.2.2UPS帶非線性負載的能力UPS的負載主要是計算機，而計算機電源是開關電源，它們吸取的電流并非正弦波，我們稱之為非線性負載。市電容量大，阻抗小，對非線性負載供電時，問題不大。UPS 卻有較大的輸出阻抗，非線性負載會在UPS的輸出端產(chǎn)生諧波電壓，特別是在諧振頻率附近的諧波電壓更大，使UPS的輸出電壓失真。而且UPS本身的容量也有限，必須要有好的對策來對付高波峰因數(shù)的負載電流，否則UPS可能在帶這類負載時會經(jīng)常切換到限流工作，引起輸出電壓降低，進而影響計算機負載的正常運轉。所以現(xiàn)在好的UPS都提

21、出自己的UPS能夠允許的波峰因數(shù)，一般應在3:1 以上。反過來,我們在選擇UPS的容量時，也應該考慮非線性負載的影響。因為UPS的標稱容量同其他電器設備一樣，是按負載功率因數(shù)0.8來定的。而非線性負載的功率因數(shù)常常只有0.60.65，如果要UPS帶滿負荷的這類負載，勢必大。為力。所以核定UPS容量時，應該作適當?shù)姆臦IANZHENYU213.2.3UPS的輸入特性UPS的輸出特性主要決定于UPS的逆變器，而UPS的輸入特性主要決定于UPS的前級整流。過去人們不太重視UPS 的輸入特性，談到輸入部分只談輸入電壓范圍、頻率，對輸入功率因數(shù)、諧波影響則不太關心。有的廠家提供了輸入濾波器，功率因數(shù)能提

22、高到0.9以上，但出于經(jīng)濟上的考慮，僅僅是作為可選件，并且還是手動接入和斷開的。其實設備的功率因數(shù)低，諧波電流大會給電網(wǎng)帶來很多危害，歸納起來主要有： 干擾其他的用電設備； 增大輸入電流在傳輸線上的損耗； 增加前級設備的功率容量， 提高投資； 增大中線電流。為了達到對負載的不間斷供電，UPS還經(jīng)常與柴油發(fā)電機配合使用。這時低功率因數(shù)的 UPS對柴油發(fā)電機和其他負載的危害會更明顯。傳統(tǒng)開關電源的功率因數(shù)，由于使用PFC（功率因數(shù)矯正）電路，普遍能達到0.99以上，高頻PWM整流技術更為大功率UPS的輸入特性的改善提供了技術上的可行性。相信高功率因數(shù)的UPS將會是今后人們追求的選擇。QIANZHE

23、NYU223.2.4UPS并機技術UPS并機有兩個目的，一是為了擴充容量，二是為了獲取備份。過去并機控制是由一臺主機或者單獨一臺并機柜來實現(xiàn)對幾臺UPS的均流和互鎖，被稱之為集中控制。其最大問題是如果主機或者并機柜出了問題（即集中控制部分出了問題），并機就告失敗。改進的辦法是取消幾臺并聯(lián)工作的UPS之間的主從關系，讓它們彼此之間兩兩連接，地位對等，這樣任何一臺出現(xiàn)故障，都影響其他幾臺的并機工作，而且對并機系統(tǒng)擴容也比較方便，不需要把正在運行的UPS停下來整體調(diào)試就可以直接并上一臺新的UPS。近兩年，有人認為上述并機方式連接線太多，安裝、調(diào)試工程量繁瑣，可靠性不夠高。為了把的工作放在出廠前完成，

24、以便減少在安裝和使用中帶來的不可靠，提出了不要互連控制線的并機技術，而采取并聯(lián)模塊的新方式。在電信應用領域，目前應用較多的是雙機并統(tǒng)。因為目前單機容量做到150kVA已很平常，這已經(jīng)能夠滿足電信機房大多數(shù)情況的容量要求。雙機并聯(lián)則具有更大的靈活性。QIANZHENYU23目前主要有兩種并機的拓撲結構：一種是串聯(lián)，另一種是并聯(lián)。 串聯(lián)結構兩臺完整的UPS同步工作，但一臺UPS的輸出接到另一臺UPS的靜態(tài)開關，前者是從機，后者是主機。平常主機輸出全部負載電流，主機故障時切換到從機。這種結構的并機系統(tǒng)最大的問題是主機的靜態(tài)旁路沒有備份。如果主機的轉換控制失靈或者靜態(tài)旁路故障，即使從機正常,能切換給負

25、載。也不QIANZHENYU24 并聯(lián)結構并聯(lián)結構有兩種工作模式，一種是功率均分方式，一種是熱備份方式。功率均分方式是：兩臺UPS在正常情況下平均承擔負載電流，一旦有一臺UPS出現(xiàn)故障，故障UPS，另一臺承擔全部負載電流。這種方式的并機系統(tǒng)既可以用于容量擴充，又可以用于系統(tǒng)備份。比如，兩個30kVA的UPS在功率均分模式并機工作，可以帶60kVA的負載。但如果要實現(xiàn)備份，則負載容量必須限制在一臺UPS的容量即30kVA 之內(nèi)。QIANZHENYU25并聯(lián)熱備份方式是：兩臺UPS同步工作，但平時只有一臺對外輸出功率，另一臺處于熱備份的狀態(tài)。一旦一臺出現(xiàn)故障，立即切換到另一臺。熱備份方式?jīng)]有容量擴

26、充的功能。值得一提的是目前有的廠家又提出了改進型的熱備份方式。它把兩臺UPS的蓄電池并聯(lián)起來，系統(tǒng)除了有整流器1和逆變器1、整流器2和逆變器2組成的通路外，還提供了由整流器1和逆變器2組成的通路和由整流器2和逆變器1組成的通路。也就是說系統(tǒng)大大減少了由自身整流器和逆變器故障引起的到靜態(tài)旁路的切換次數(shù)。同時兩臺UPS的蓄電池并聯(lián)在一起也避免了可能發(fā)生的一組蓄電池經(jīng)常放電，而另一組蓄電池長期不放電這種現(xiàn)象，這對蓄電池的維護很有意義，而且在蓄電池上花同樣的錢可以獲得兩倍的延時。所以說，這種熱備份方式不失為一種好的選擇。QIANZHENYU263.3UPS選擇的其他問題除了以上談到的UPS的還要注意下

27、面幾個問題。3.3.1蓄電池的質(zhì)量問題問題以外，在選擇UPS時UPS一般配密封閥控電池。它的價格比較貴，一般占UPS成本的1/41/3。蓄電池的質(zhì)量好壞，不僅關系到經(jīng)濟問題，還直接關系到UPS是否能起到不間斷供電的作用。我們一定要注意所配蓄電池的品牌、生產(chǎn)日期，驗收時不能省掉做放電試驗。QIANZHENYU273.3.2大功率UPS的效率問題大功率UPS的效率就是經(jīng)濟效益。我們不僅希望UPS能達到較高的效率指標，還希望它的效率曲線在較寬的負載率范圍內(nèi)都能實現(xiàn)較高的效率。因為出于對非線性負載和其他因素的考慮，UPS的選擇容量常常偏大。3.3.3噪音問題應盡可能選用低噪音的UPS。3.3.4售后服

28、務問題目前在用大功率UPS幾乎被進口。進口往往存在的缺點是技術資料不內(nèi)技術支持力量不足。在選擇UPS時也應充分考慮這一點，盡量選擇售后服務到位、技術力量強的廠家。QIANZHENYU283.4UPS主要性能指標及比較前面己經(jīng)講過UPS的技術特性和選擇方面應當考慮的問題，本節(jié)擬把它們歸納成若干UPS的主要性能指標，并將幾種不同形式的UPS加以比較，以便讓讀者容易得出一個直觀的結論。 UPS的工作方式：有、交互和后備三種方式。 輸入電壓范圍：即保證UPS不轉入電池逆變供電的市電電壓范圍。在此電壓范圍內(nèi)，逆變器（負載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性越小，故電

29、池的就相對延長。例如市售寬輸入電壓范圍的UPS，可達165-275V。 輸入頻率范圍：即UPS能自動跟蹤市電、保持同步的頻率范圍。在切換到旁路狀態(tài)工作時，UPS能自動跟蹤市電、保持同步，可避免因輸入輸出相位差的問題，引起逆變器模塊電源和交流旁路電源間出現(xiàn)大的環(huán)流電源而損害UPS。有些UPS其輸入頻率范圍允許寬至45-65Hz。 輸入功率因數(shù)：指UPS輸入端的功率因數(shù)。輸入功率因數(shù)越高，UPS所吸收的無功功率越小，因而對市電電網(wǎng)的干擾就越小。一般UPS只能達到0.9左右。QIANZHENYU29 輸出功率因數(shù)：指UPS輸出端的功率因數(shù)。如果有非計算機負載，越大則帶載能力越強。一般UPS為0.8左

30、右。 過載能力：越大，表示逆變器能力越好。切換時間：由于計算機開關電源用的電解電容較大，在10ms的間隔時間內(nèi)能保證計算機的輸出，因此一般要求UPS切換時間小于10ms，對于UPS切換時間為0。 輸出電壓穩(wěn)定度：指UPS輸出電壓的穩(wěn)定程度。輸出電壓穩(wěn)定程度越高，UPS輸出電壓的波動范圍越小，也就是電壓精度越高。大部分UPS的電壓穩(wěn)定度大于5%，好一些的為13% 。 輸出電壓失真度：即UPS輸出波形中所含的諧波分量所占的比率。常見的波形失真有：削頂、毛刺、畸變等。失真度越小，對負載可能造成的干擾或破壞就越小。高性能的UPS輸出波形通常都是非常純正的正波。QIANZHENYU30負載峰值因數(shù)：指U

31、PS輸出所能達到的峰值電流與平均電流之比。一般峰值因數(shù)越高，UPS所能承受的負載沖擊的峰值因數(shù)可以達到3:1以上。電流越大。性能較好 三相不平衡能力：對于三進三出的UPS來說，若出現(xiàn)三相中的每一相電流不一致時，就會造成輸出電壓的不平衡。具有100%負載不平衡能力的UPS，表示該UPS允許一相輸出帶滿載，而其他兩相空載。冷啟動功能：在無市電或不接市電的情況下，直接用電池組所提供的直流電壓啟動UPS的功能。 旁路功能：指UPS超載或逆變器發(fā)生故障時，通過控制式UPS一般開關轉換至市電供電，也就是旁路供電。都具有旁路功能。QIANZHENYU31 接發(fā)電機的功能：通常發(fā)電機的輸出波形失真度一般都較高

32、，且頻率波動范圍也較大。因此，UPS必須具有良好的跟蹤發(fā)電機頻率的能力，保持與發(fā)電機同步工作，并且保持質(zhì)量較高的輸出波形和穩(wěn)定的輸出電壓。 電池管理水平：由于電池在UPS整機成本所占比重較大，特別是在長延時UPS中更占1/3以上，而且電池故障在UPS故障率中也占70%以上。所以電池管理水平的高低直接關系到UPS的使用。 整機效率：效率低會造成UPS本身功耗大、易老化。效率低還會造成電池供電時間變短。式UPS整機效率能夠達到90%以上。性能比較好的QIANZHENYU32各種UPS電源對市電故障的處理能力QIANZHENYU33市電問題后備式UPS互動式UPS式UPS浪涌無法解決有限解決完全解決

33、高壓尖峰脈沖無法解決有限解決完全解決電壓跌落有限解決有限解決完全解決電磁干擾有限解決有限解決完全解決頻率偏移無法解決有限解決完全解決持續(xù)的高壓或低壓完全解決完全解決完全解決高壓瞬變無法解決有限解決完全解決斷電完全解決完全解決完全解決4UPS的使用科學合理地使用UPS，使UPS處于良好的工作狀態(tài)，可延長其使用，降低運行故障率。使用UPS時應嚴格遵守廠家的說明書的有關規(guī)定，保證UPS所接市電的火線、零線順序符合要求。 市電電壓的波動范圍應符合UPS輸入電壓變化范圍的要求。如市電電壓波動較大，應在UPS前級增加其它保護措施（如穩(wěn)壓器等）。 為防止寄生電容耦合干擾，保護設備及人身安全，UPS必須接地，

34、且接地電阻不大于4。 UPS的工作環(huán)境應保持清潔，以避免有害灰塵對UPS內(nèi)部器件的腐蝕。工作時，環(huán)境溫度要求為040，濕度為1090。QIANZHENYU34 不要超載使用UPS。UPS的最大負載應當是其標稱負載的80%（如1000W的UPS，按80%負載率即800W去匹配負載；對1000VA的UPS按80%換算成800W之后再接80% 負載率即640W去匹配負載）。如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，常造成逆變?nèi)龢O管的擊穿。 開關機的時候應當注意開關機的順序。UPS內(nèi)部的功率元件都有一定的額定工作電流，沖擊電流過大，會使功率縮短甚至燒毀。因此，開機時，應先開啟UPS的元件市電開關，再開UPS，稍后（

35、最好滯后12分鐘，讓UPS充分進入工作狀態(tài)）再開通負載的電源開關，而且負載的電源開關要一個一個地開通。最后開啟UPS前面板開關， 使UPS處于逆變工作狀態(tài)。開機時，決不能將所有負載同時開啟，更不能帶載開機。UPS關機順序必須正確。關機時，先一個一個地關掉負載的電源開關，再關閉UPS前面板開關，最后關閉UPS市電開關，不能帶載關機。UPS要長期處于開機狀態(tài)，而計算機等負載則每次要用才開機，用完后只要關掉計算機等負載的電源開關即可。QIANZHENYU35 不要頻繁關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待6秒鐘才能再開啟UPS電源，否則UPS電源可能處于“啟動失敗”的狀態(tài)，即UP

36、S電源處于既無市電輸出，又無逆變器輸出的不正常狀態(tài)。 UPS內(nèi)電池內(nèi)的電能有可能因某種原因而耗盡或者接近，UPS要進行及耗盡。為了補償電池能量和提高電池時的、較長時間的連續(xù)充電（通常不少于48小時，可以帶或者不帶負載），以避免由于電池衰竭而引起故障。新購置或存放很久的UPS，在使用前，應先充電12小時。長期存放不用的UPS，每隔3個月，充電12小時，若處于高溫地區(qū)，每隔2個月充電一次。UPS不充電就使用，會損壞蓄電池。QIANZHENYU36發(fā)電機組與UPS的功率匹配在UPS的應用中經(jīng)常會碰到用發(fā)電機組來向UPS進行供電的問題，尤其是在電信行業(yè)里這一點就顯得特別突出。怎樣才能比較好的進行功率的

37、配置，是直接影響到發(fā)電機組供電的質(zhì)量以及發(fā)電機組的。一般而言，在選配發(fā)電機組時就應當把相應發(fā)電機的輸出功率選擇大一些，以便承受電容性負載帶來的較大的無功電流。必要時還可將連接的輸出電纜選擇大一些，以增加阻性負載,降低負載中的無功功率。QIANZHENYU37除了已經(jīng)提到的UPS使用意：外，下述意見也值得注 注意后備式UPS的使用。在市電工作狀態(tài)下，UPS通過旁路供電，逆變器是不工作的，UPS僅靠電源保險絲保護設備。如果UPS過載運行，當市電異常而轉為由蓄電池供電時，由于逆變器的過載保護功能，UPS會因過載而中斷輸出，從而造成不必要的損失。因此，要盡量避免后備式UPS過載運行。UPS，當市電異常

38、而轉為UPS供電時，應注對于意在適當時間內(nèi)關閉負載；不要企圖通過外接電池組來延長使用時間，以免損壞和電池。 UPS適合帶電容性負載，而不適合帶電感性負載。在特殊情況下，UPS的容量。式UPS可帶適當?shù)碾姼行载撦d，但要加大 UPS不宜長期處于滿載或輕載狀態(tài)下運行，前者會造成UPS逆變器及整流濾波器的損壞，后者易損壞UPS蓄電池。其適當?shù)膸лd量應為 UPS額定容量的50-80%。QIANZHENYU385 電池的維護和保養(yǎng)5.1 UPS常用電池的種類在UPS中應用的電池主要有三種：包括開放型液體鉛酸電池，免維護電池和鎳鉻電池。其中以免維護電池為最常用，下面以免維護電池為主介紹三種電池的特點：5.1

39、.1 開放型液體鉛酸電池按結構這類電池可分為810年和1520年兩種。由于這類電池的硫酸會電解產(chǎn)生腐蝕性氣體，因此這類電池必須安裝在通風并遠離精密電子設備的房間，在電池房應鋪設防腐蝕瓷磚。由于蒸發(fā)的原因，開放型液體鉛酸電池需要定期測量比重，加酸加水。此電池可忍受高溫和深放電。電池房應禁煙并用開放型電池架。這類電池在充電后不能運輸，因此必須在現(xiàn)場安裝后充電, 初充電一般需50-90小時。正常每節(jié)電壓為2V，初充電電壓為2.62.7V。QIANZHENYU395.1.2免維護電池免維護電池又名閥控式密封鉛酸蓄電池，在使用和維護中需遵循下列原則：密封電池可允許的運行范圍為1550 ，但在5 35之內(nèi)

40、使用可延長電池。達到15以下時，因電池化學成分將發(fā)生變化而不能充電。而在20到25范圍內(nèi)使用將獲得最高。電池在較低溫度下運行，將獲得長的，但容量較低。電池在較高溫度下運行，將獲得較高的容量，但縮短。電池和溫度的關系可參考如下規(guī)則：當溫度超過攝氏25后，溫度每上升攝氏5度，電池就下降10（也將縮減一半） 。有文章說，溫度每升高8.3，電池免維護電池的設計浮充電壓為2.3V/節(jié)。12V的電池為13.8V。一般建議每節(jié)浮充至2.252.3V（20時的設定值）。以20為基準，溫度每變化1，浮充電壓應調(diào)整3mV。充電時間與溫度有關，溫度越低（5以下時）充電結束時間越長；溫度越高（35以上時）越容易發(fā)生過

41、充電。一般控制在5 30 內(nèi)進行充電較好。QIANZHENYU40放電終止電壓與放電電流有關，在滿負荷（<30分鐘） 情況下放電終止電壓為1.67V/節(jié)。在低放電率情況下（小電流、長時間放電）放電終止電壓要升高至1.7V1.8V/ 節(jié)。放電時，電池的溫度要控制在1550 的范圍內(nèi)。放電結束后，應盡早給電池充電。電池若在72小時內(nèi)沒有再次充電。硫酸鹽將會附著在極板上，使極板絕緣充電，導致電池損壞。電池在浮充或均充時，電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體在負極板電解成水，從而保持電池的容量而不必外加水。但電池極板的腐蝕將減低電池容量。電池隔板的在環(huán)境溫度為3040時僅為56個月。長時間存放的電池每6個月必須充

42、電一次。電池必須存放在干燥涼爽的環(huán)境。在20 的環(huán)境下免維護電池的自放電率為34%/月，并隨溫度變化。免維護電池都配有安全閥，當電池內(nèi)部氣壓升高到一定程度時安全閥可自動排除過剩氣體，在內(nèi)部氣壓恢復時安全閥會自動恢復。QIANZHENYU41電池的周期（充放電次數(shù)）取決于放電速率，放電深度，和恢復性充電的方式，其中最重要的因素是放電深度。在放電速率和時間一定時，放電深度越淺，電池越長。免維護電池在25，100%深放電情況下的約為200次。周期周期電池在到達時表現(xiàn)為容量衰減，內(nèi)部短路，外殼變形，極板腐蝕，開路電壓降低。 IEEE 定義電池結束為容量不足標稱容量Ah 的80%。標稱容量和實際后備時間

43、非線性關系，容量減低20%相應后備時間會減低很多。一些UPS終止為容量降至標稱容量的50-60%。廠家定義電池的QIANZHENYU42絕對容量不同、新舊程度不同和廠家不同的電池混用，由于相互間特性值的不同會降低電池。若兩組電池并聯(lián)（不宜超過三組）使用，應保證電池連線，匯流排阻抗以及連接端子的接觸要相同，以便使各組電池的放電保持均衡。免維護電池意味著可以不用加液，但仍應定期檢查電池,如,外殼有無裂縫、電解液有無滲漏、有無灰塵等外觀污染。對污染要用水（或溫水）浸濕的布片進行清潔。注意不能用、香蕉水等或油類進行，也要避免使用化纖布。QIANZHENYU435.1.3鎳鉻電池這類電池不同于鉛酸電池，

44、電解時產(chǎn)生氫和氧而不產(chǎn)生腐蝕性氣體，因而可安裝在電子設備的旁邊。而且水的消耗為20-25年。遠比前面提到很少，一般不需維護。正常的電池昂貴。初始安裝的費用約為鉛酸電池的三倍。一般因環(huán)境溫度高而影響電池，也因環(huán)境溫度低而影響電池容量。一般每節(jié)電壓為1.2V，UPS因應用此類電池需設計較高的充電器電壓。QIANZHENYU445.2幾種電池的優(yōu)、缺點比較QIANZHENYU45電池開放型鉛酸電池免維護電池鎳鉻電池優(yōu)點投資較少， 較免維護電池長，對溫度要求較低。不需加液等維護， 可在滿充狀態(tài)下運輸，不需專人維 護。維護要求較低， 較長，對溫度不敏感，無有害氣體排放。缺點維護較復雜，需專門的電池間，有

45、腐蝕性氣體排出，必須現(xiàn)場初充電50-90小時， 需專人維護。不及時恢復性充電會損害電池，對溫度較敏感，較短，比鉛酸電池 貴。三種電池中最貴。5.3電池使用的注意事項從目前UPS的配置情況看，多數(shù)選用免維護電池，因為這種電池的維護較方便，但即便如此，也需設備維護人員進行下列工作：每三到四個月要放電一次，以防極板氧化。環(huán)境溫度要保持在20-25。連接不能過緊和過松，需經(jīng)常檢查。使用三年后需及時檢查和更換。QIANZHENYU466UPS的選配 UPS所需的容量先計算所有負載容量的總和S=S1+S2+Sn （UPS所需的容量為VA ）SS÷0.8這里，0.8是考慮UPS的抗沖擊能力及擴容需

46、要。有時在負載的功率消耗上只給出了有功功率P（為W ），若這個負載本身是帶有一定電感成分的 ，那么UPS在驅動這些負載時還要提供一定的無功功率，所以UPS驅動負載時所用的視在功率，與負載消耗的有功功率并不相等，通常用1 : 0.8的關系換算。這樣看來，當負載的容量以有功功率的消耗給出時，其間還要考慮一個0.8的關系。亦即UPS的實際容量選配要達到S = P / (0.8×0.8) = P /0.64QIANZHENYU47 確定所需UPS的類型： 根據(jù)負載對輸出穩(wěn)定度、切換時間、輸出波形確定是選擇式以及正弦波、方波等類型。式、互動式、后備式UPS 的輸出穩(wěn)定度、瞬間響應能力比另外兩種

47、強，對非線性負載及感性負載的適應能力也較強。對一些較精密的設備、較重要的設備要求采用式UPS。在一些市電波動范圍比較大的地區(qū)，避免使用互動式和后備式。如果要使用發(fā)電機配短延時UPS，推薦用式UPS，因為普通發(fā)電機的電壓及頻率的穩(wěn)定性較差，用互動式及后備式可能導致工作不正常。某些品牌的UPS（式）不能帶發(fā)電機，會轉旁路供電，楚。QIANZHENYU時要了解清48 確定所需電池后備時間根據(jù)掉電后設備所需的工作時間而定。長延時型的電池其成本可能超過UPS主機本身。由于電池的高價值，出現(xiàn)較多的仿冒品，要選擇信譽度高的供貨商，這對UPS系統(tǒng)的可靠性很關鍵。 附加功能為了提高系統(tǒng)的可靠性，建議采用UPS熱

48、備份系統(tǒng)，可以考慮串聯(lián)熱備份或并聯(lián)熱備份。小容量的UPS（12kVA）還可以選用冗余開關。面板，實現(xiàn)在遠端監(jiān)視和控制UPS的工作。選用軟件，實現(xiàn)計算機和UPS之間的智能化管理。選用選用網(wǎng)絡適配器，實現(xiàn)UPS的網(wǎng)絡化管理。在某些多雨多雷地區(qū)，可以配用防雷器。 售后服務：由于UPS較重，而且大容量機型接線較復雜，需要上門維護，所以要選擇售后服務質(zhì)量較好的供貨商。可以從信譽度、技術實力、服務機構、維修備件等多方面進行QIANZHENYU。497使用UPS的注意事項 UPS的使用環(huán)境應注意通風良好，利于散熱。并保持環(huán)境的清潔。UPS輸出插座應明確標識，勿使加入無關負載或短路。切勿帶感性負載，如點鈔機、

49、日光燈、空調(diào)，以免造成損壞。若用戶在市電停電期間使用發(fā)電機供電，應保證發(fā)電機功率大于兩倍UPS額定功率。必須在發(fā)電機啟動穩(wěn)定后才能接入UPS。 開啟UPS負載時，一般遵循先大后小的原則。 UPS輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最好。QIANZHENYU508其他有關問題說明電池安時數(shù)的概念電池的安時數(shù)代表電池容量的大小。電池的額定容量指25 ，以恒定電流放電20 小時至終止電壓（ 1.75 V/ 單格），該電流的20倍即為電池的容量。一般用Ah數(shù)代表電池的額定容量，用Cn表示。n指幾小時放電率，這里為20。有些電池是以10小時放電率計算的，用C10表示。例：100Ah/12V的電池指該電

50、池以5A（0.05C）的電流恒定放電直至終止電壓10.5V，可連續(xù)放電20小時。電池放電時間與放電電流不是線性關系，如100Ah電池以100A的電流放電，則支持不了1個小時，只有數(shù)十分鐘。如以1A的電流放電，則會超出100小時（不推薦如此方式放電）QIANZHENYU51 蓄電池的安裝、使用、保管和日常檢查目前使用的UPS蓄電池主要是免維護密封式鉛酸蓄電池。在實際應用中，因電池故障而導致 UPS不能正常 工作的比例達 30%以上。因此，正確使用及維護好蓄電池，至關重要。蓄電池安裝要注意以下事項：不要在密封空間或有明火的附近安裝蓄電池，否則有引發(fā)及火災的。不要用乙烯薄膜類有可能當產(chǎn)生靜電時，有時

51、會引起靜電的東西蓋住蓄電池，。不要在有可能進水的地方安裝蓄電池，否則有發(fā)生觸電、火災的。不要在超過4060環(huán)境下安裝蓄電池。不要在有粉塵的地方使用蓄電池，否則有可能造成蓄電池短路。將蓄電池放進箱內(nèi)使用時，要注意空氣流通。QIANZHENYU52不要有粘性或標貼類物體壓住上蓋，因上蓋下面有排氣閥，電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體將不能逸出。電池使用中會產(chǎn)生氫氣，所以遠離火源，保持通風，防止。并聯(lián)的個數(shù)。插接式端子電池最多只能并聯(lián)三組；螺栓緊固式端子沒有特別限制，但并聯(lián)的數(shù)量少，可靠性增 加。另外，并聯(lián)接線時，有必要考慮使各列之間接線導體和接觸電阻等同，為使各組充放電電池保持均衡，實際使用時不要超過三組。同時使用

52、容量不同、新舊不同，廠家不同的電池時，由于其特性值不同，有可能使蓄電池和應避免使用。受到損壞，所以QIANZHENYU53蓄電池的使用：每46個月檢查一次蓄電池組中各電池的端電壓和內(nèi)阻， 若單個電池的端電壓低于其最低臨界電壓或電池內(nèi)阻大于80m時，應及時更換或進行均衡充電。避免過電流充電和過電壓充電。前者會損壞電池內(nèi)部正負極板，使電池容量下降；后者會使電池中電解液的水大量電解，使電解液濃度增大，導致蓄電池縮短，甚至燒壞。避免用快速充電器充電，否則會使蓄電池處于“瞬時過流充電”和“瞬時過壓充電”狀態(tài)，造成蓄電池可供使用電量下降甚至損壞蓄電池。應使用具有衡流和衡壓作用的充電器充電。避免短路放電或過度放電。否則，會嚴重損壞蓄電池的再充電能力和蓄電能力，縮短使用進行再充電。電池放電后，要及時QIANZHENYU54 UPS長期處于市電供電狀態(tài)時，應每隔一段時間對UPS電源進行一次人為斷電，使UPS電源在逆變狀態(tài)下工作一段時間，以激活蓄電池的充放電能力，延長其使用。 UPS長期不用時，每隔一段時間須充電一次。蓄電池的充電間隔時間與環(huán)境溫度密切相關，溫度越高，充電時間間隔越短。蓄電池應在030的環(huán)境溫度下使用。環(huán)境溫度過高，會縮短其使用；過低，的電量會大大減少。 UPS在電池供電狀態(tài)下，因電池電壓過低而自動關機，此時不能再開機繼續(xù)使用，以免電池因過