UPS不間斷電源

UPS不間斷電源的寫法

UPS不間斷電源介紹

UPS（UninterruptiblePowerSystem），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí),UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞；還可以消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。

特點(diǎn)

①接入工作后，可向用電負(fù)載提供無噪聲無干擾穩(wěn)定可靠的交流電。②通常UPS處于在線工作狀態(tài)，從主電源獲取電能作為負(fù)載輸入，并且將電力線路的浪涌和電子干擾與負(fù)載隔離開。③在線狀態(tài)下，UPS通過補(bǔ)償主電源的電壓波動來保證負(fù)載輸入電壓的平穩(wěn)。利用變壓器抽頭跳變提供電壓調(diào)整，以獲得的工作效率。④在抽頭跳變的過程中，負(fù)載暫時(shí)切換為電池供電，以保證負(fù)載供電的連續(xù)性。⑤當(dāng)線上電壓異?；驍嚯姇r(shí)，UPS會轉(zhuǎn)由電池供電，輸出純正弦波的交流電壓。并且在額定負(fù)載范圍內(nèi)任何時(shí)候都是不間斷的。⑥當(dāng)線上電壓回到正常狀態(tài)時(shí)，UPS會自動切換到主電源供電狀態(tài)。

原理

UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成。1)整流器：整流器是一個(gè)整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）的裝置。它有兩個(gè)主要功能：，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時(shí)又起到一個(gè)充電器的作用；2)蓄電池：蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個(gè)電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時(shí)間。其主要功能是：1當(dāng)市電正常時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部。2當(dāng)市電故障時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能提供給逆變器或負(fù)載；3)逆變器：通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；4)靜態(tài)開關(guān)：靜態(tài)開關(guān)又稱靜止開關(guān)，它是一種無觸點(diǎn)開關(guān)，是用兩個(gè)可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān)，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉(zhuǎn)換型和并機(jī)型兩種。轉(zhuǎn)換型開關(guān)主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實(shí)現(xiàn)從一路到另一路的自動切換；并機(jī)型開關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器與市電或多臺逆變器。

組成

UPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器（REC），進(jìn)行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(shí)（該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就像接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機(jī)自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負(fù)載供電如圖1-1所示，而且，同時(shí)給儲能電池充電；當(dāng)突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑→所示）；當(dāng)由于生產(chǎn)需要，負(fù)載嚴(yán)重過載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電。

應(yīng)用

不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動通訊、太陽能儲存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。

選購

根據(jù)設(shè)備的情況、用電環(huán)境以及想達(dá)到的電源保護(hù)目的，可以選擇適合的UPS；例如對內(nèi)置開關(guān)電源的小功率設(shè)備一般可選用后備式UPS，在用電環(huán)境較惡劣的地方應(yīng)選用在線互動式或在線式UPS，而對不允許有間斷時(shí)間或時(shí)刻要求正弦波交流電的設(shè)備，就只能選用在線式UPS。首先要確定您的設(shè)備是多大功率的，一般來講普通PC機(jī)或工控機(jī)的功率在200W左右，蘋果機(jī)在300W左右，服務(wù)器在300W與600W之間，其他設(shè)備的功率數(shù)值可以參考該設(shè)備的說明書。其次應(yīng)了解UPS的額定功率有兩種表示方法：視在功率（單位VA）與實(shí)際輸出功率（單位W），由于無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關(guān)系為：視在功率*功率因數(shù)=實(shí)際輸出功率后備式、在線互動式的功率因數(shù)在0.5與0.7之間，在線式的功率因數(shù)一般是0.8。給設(shè)備配UPS時(shí)應(yīng)以UPS的實(shí)際輸出功率為匹配的依據(jù)，有些經(jīng)銷商有意或無意會混淆（VA）與（W）的區(qū)別，這點(diǎn)要提請用戶注意。根據(jù)使用環(huán)境選擇可以分為工業(yè)級UPS和商業(yè)級UPS，工業(yè)級UPS適應(yīng)于環(huán)境比較惡劣的的地方，商業(yè)級UPS對環(huán)境的要求比較高。UPS通常分為工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種。工頻機(jī)由可控硅SCR整流器，IGBT逆變器，旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS。高頻機(jī)通常由IGBT高頻整流器，電池變換器，逆變器和旁路組成，IGBT可以通過控制加在其門極的驅(qū)動來控制IGBT的開通與關(guān)斷，IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達(dá)上百KHz，相對于50Hz工頻，稱之為高頻UPS。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產(chǎn)品正逐步高頻化，高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點(diǎn)。但在高頻UPS功率段向中大功率過渡推進(jìn)的過程中。高頻拓?fù)銾PS在使用過程中暴露出一些固有缺點(diǎn)，并影響到UPS的安全使用和運(yùn)行。

購買標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)之一，電池安全質(zhì)量是UPS的生命線UPS顧名思義―不間斷電源，其最重要的功用就是在斷電的瞬間，切換到電池，為電腦或者其他電器繼續(xù)提供電力供應(yīng)。UPS是保護(hù)硬件用電安全的硬件，因此其后備電池質(zhì)量是否穩(wěn)定是保障UPS正常工作的核心之一，市場中大約有50％以上的UPS出現(xiàn)故障或返修，都是由于劣質(zhì)電池所造成的。因此中小企業(yè)購買UPS的時(shí)候一定要挑選較大廠商的產(chǎn)品及廠商原配的電池。另外，多數(shù)后備式UPS產(chǎn)品的標(biāo)配電池能夠提供15分鐘左右的電力時(shí)間，供用戶存儲數(shù)據(jù)，但是不具備選配長延時(shí)包。科士達(dá)友電系列UPS產(chǎn)品均可選購長延時(shí)包，同時(shí)電池也是由科士達(dá)原廠生產(chǎn)配置的，并且全部機(jī)型具有完善的電池充放電保護(hù)功能，限流充電功能及過充電、過放電保護(hù)功能，利于延長整機(jī)及電池壽命。標(biāo)準(zhǔn)之二，后備式UPS必須具備穩(wěn)壓功能必須配備電網(wǎng)的供電在不同的時(shí)間段，供電工作量都處在不同的峰值，變化及不穩(wěn)定因素較多，因此用戶在日常用電的時(shí)候經(jīng)常會碰到電壓不穩(wěn)的情況。在工作當(dāng)中，由于電壓時(shí)高、時(shí)低不停的變化很容易造成電腦莫名其妙的死機(jī)，或服務(wù)器無故宕機(jī)，給中小企業(yè)在日常業(yè)務(wù)開展當(dāng)中造成帶來很多不必要的麻煩。因此UPS另外一個(gè)重要功用即是穩(wěn)壓。市場中行業(yè)用的高端UPS都集成了穩(wěn)壓功能，而適用中小企業(yè)的UPS標(biāo)配穩(wěn)壓功能的后備式UPS卻鳳毛麟角。目前市場同類產(chǎn)品中科士達(dá)的友電YDK系列后備式UPS就是集成交流穩(wěn)壓器、高速后備電源及尖峰浪涌吸收等多功能于一體的UPS主機(jī)，滿足了中小企業(yè)對穩(wěn)壓功能的需求，同時(shí)也節(jié)省了中小企業(yè)單獨(dú)購買穩(wěn)壓器的二次投入成本，用戶可放心采購。標(biāo)準(zhǔn)之三，UPS需要使用要簡單，智能化強(qiáng)要高UPS雖然工作原理簡單，但市面中很多中、低端UPS的使用、維護(hù)并不省事。對于中小企業(yè)而言，使用傳統(tǒng)技術(shù)，集自動化、智能化于一體的UPS才真正適合使用。不需要后期投入更多的維護(hù)成本，與培訓(xùn)的時(shí)間，便能為中小企業(yè)更好的提高工作效率?？剖窟_(dá)友電YDK系列產(chǎn)品，具備自動跟蹤市電頻率；輸出短路保護(hù)；干接點(diǎn)通訊等自動功能，并具備開機(jī)自診斷功能：開機(jī)時(shí)UPS自動模擬斷電狀況，對逆變器、電池等元件及負(fù)載自檢，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，即使UPS發(fā)生故障也不會影響計(jì)算機(jī)的正常操作。標(biāo)準(zhǔn)之四：UPS工業(yè)設(shè)計(jì)也需要講科學(xué)化不少中小企業(yè)的機(jī)房或者服務(wù)器機(jī)架的空間比較有限，因此體積小或者機(jī)架式的服務(wù)器比較適合。同時(shí)越來越多的用戶在選購產(chǎn)品的時(shí)候也更加注重外觀，不少中小用戶很看中自己的門面，并且畢竟笨重難看的UPS多少會影響到一些企業(yè)辦公環(huán)境的整體外觀形象，因此UPS外觀大方、漂亮也是選購的重主要環(huán)節(jié)因素之一。

注意事項(xiàng)

1）UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。2）切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。3）UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為，可靠性。4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。5）適當(dāng)?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長期不停市電，每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。6）對于多數(shù)小型UPS，上班再開UPS，開機(jī)時(shí)要避免帶載啟動，下班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS；對于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的，所以UPS也必須全天候運(yùn)行。7）UPS放電后應(yīng)及時(shí)充電，避免電池因過度自放電而損壞。

使用維護(hù)

保持適宜的環(huán)境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環(huán)境溫度，一般電池生產(chǎn)廠家要求的環(huán)境溫度是在20－25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價(jià)卻是電池的壽命大大縮短。據(jù)試驗(yàn)測定，環(huán)境溫度一旦超過25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半。達(dá)不到規(guī)定的環(huán)境要求，其壽命的長短就有很大的差異。另外，環(huán)境溫度的提高，會導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強(qiáng)，從而產(chǎn)生大量的熱能，又會反過來促使周圍環(huán)境溫度升高，這種惡性循環(huán)，會加速縮短電池的壽命。定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓，在出廠時(shí)均已調(diào)試到額定值，而放電電流的大小是隨著負(fù)載的增大而增加的，使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負(fù)載，比如控制微機(jī)等電子設(shè)備的使用臺數(shù)。一般情況下，負(fù)載不宜超過UPS額定負(fù)載的60%。在這個(gè)范圍內(nèi)，電池的放電電流就不會出現(xiàn)過度放電。UPS因長期與市電相連，在供電質(zhì)量高、很少發(fā)生市電停電的使用環(huán)境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態(tài)，日久就會導(dǎo)致電池化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2－3個(gè)月應(yīng)完全放電一次，放電時(shí)間可根據(jù)蓄電池的容量和負(fù)載大小確定。一次全負(fù)荷放電完畢后，按規(guī)定再充電8小時(shí)以上。利用通訊功能。大多數(shù)大、中型UPS都具備與微機(jī)通訊和程序控制等可操作性能。在微機(jī)上安裝相應(yīng)的軟件，通過串/并口連接UPS，運(yùn)行該程序，就可以利用微機(jī)與UPS進(jìn)行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、定時(shí)設(shè)定、自動關(guān)機(jī)和報(bào)警等功能。通過信息查詢，可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負(fù)載利用率、電池容量利用率、機(jī)內(nèi)溫度和市電頻率等信息；通過參數(shù)設(shè)置，可以設(shè)定UPS基本特性、電池可維持時(shí)間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作，大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。及時(shí)更換廢/壞電池。大中型UPS電源配備的蓄電池?cái)?shù)量，從3只到80只不等，甚至更多。這些單個(gè)的電池通過電路連接構(gòu)成電池組，以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續(xù)不斷的運(yùn)行使用中，因性能和質(zhì)量上的差別，個(gè)別電池性能下降、儲電容量達(dá)不到要求而損壞是難免的。當(dāng)電池組中某個(gè)/些電池出現(xiàn)損壞時(shí)，維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)對每只電池進(jìn)行檢查測試，排除損壞的電池。更換新的電池時(shí)，應(yīng)該力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用。日常維護(hù)故障在使用不間斷電源系統(tǒng)的過程中，人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。然而有資料顯示，因蓄電池故障而引起UPS主機(jī)故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見，加強(qiáng)對UPS電池的正確使用與維護(hù)，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS系統(tǒng)故障率，有著越來越重要的意義。除了選配正規(guī)品牌蓄電池以外，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手正確地使用與維護(hù)蓄電池：(1)灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí)，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。(2）雖說儲能電池組都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變，這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。儲能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時(shí)，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。核對性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。平時(shí)每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標(biāo)示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現(xiàn)象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常。免維護(hù)電池要維護(hù)，不是什么無稽之談，應(yīng)從廣義的維護(hù)立場出發(fā)，做到運(yùn)行、日常管理的周到、細(xì)致和規(guī)范性，保證設(shè)備（包括主機(jī)設(shè)備）保持良好的運(yùn)行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這就是電池維護(hù)的目的，也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和進(jìn)行規(guī)則。(3）當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機(jī)還是電池組。雖說UPS主機(jī)有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，對更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。(4）對主機(jī)出現(xiàn)擊穿，斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發(fā)生相同的故障。(5）當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時(shí)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對不能恢復(fù)和修復(fù)的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到主機(jī)。