UPS定義

       UPS的中文意思為“不間斷電源”， 是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫， 它可以保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間以使用戶能夠緊急存盤， 使您不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。 它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中， 主要起到兩個(gè)作用： 一是應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作， 給計(jì)算機(jī)造成損害； 二是消除市電上的電涌、 瞬間高電壓、瞬間低電壓、 電線噪聲和率偏移等“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。從基本應(yīng)用原理上講，UPS 是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)輸出電源保護(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：第一，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(chǔ)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） 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(chǔ)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(dòng)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(tái)逆變器。

UPS 類型

UPS 電源按其工作原理可分為后備式、在線式以及在線互動(dòng)式三種。

(1) 后備式 UPS

后備式 UPS：平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)， 在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)， 將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，因此后備式 UPS 也被稱為離線式 UPS。后備式 UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，比較適合家庭使用。然而這種 UPS 存在一個(gè)切換時(shí)間問題，因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場(chǎng)所。不過實(shí)際上這個(gè)切換時(shí)間很短，一般介于 2 至 10 毫秒，而計(jì)算機(jī)本身的交換式電源供應(yīng)器在斷電時(shí)應(yīng)可維持 10 毫秒左右，所以個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)切換時(shí)間而出現(xiàn)問題。后備式 UPS 一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘， 主要是讓您有時(shí)間備份數(shù)據(jù)， 并盡快結(jié)束手頭工作， 其價(jià)格也較低。 對(duì)不是太關(guān)鍵電腦應(yīng)用，比如個(gè)人家庭用戶，就可配小功率后備式 UPS。

(2) 在線式 UPS

在線式 UPS： 這種 UPS 一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量正弦波交流電輸出給計(jì)算機(jī)。在線式 UPS 在供電狀況下主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾；在停電時(shí)則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。 由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時(shí)間問題， 適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。在線式 UPS 不同于后備式一大優(yōu)點(diǎn)是供電持續(xù)長，一般為幾個(gè)小時(shí)， 也有大到十幾個(gè)小時(shí)的， 它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，顯然，由于其功能的特殊，價(jià)格也明顯要貴一大截。這種在線式 UPS 比較適用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因?yàn)檫@些領(lǐng)域電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

(3) 在線互動(dòng)式 UPS

在線互動(dòng)式 UPS：這是一種智能化的 UPS，所謂在線互動(dòng)式 UPS，是指在輸入市電正常時(shí)，UPS 的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)） ，給電池組充電；在市電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動(dòng)式UPS 也有轉(zhuǎn)換時(shí)間。同后備式 UPS 相比，在線互動(dòng)式 UPS 保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)， 進(jìn)行 UPS 的遠(yuǎn)程控制和智能化管理?？勺詣?dòng)偵測(cè)外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi)，如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供比較穩(wěn)定正弦波輸出電壓。而且它與計(jì)算機(jī)之間可以通過數(shù)據(jù)接口（如 RS-232 串口）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過監(jiān)控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及 UPS 狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。這種 UPS 集中了后備式 UPS 效率高和在線式 UPS 供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想，不適合做常延時(shí)的 UPS 電源。

各種UPS電源對(duì)市電的解決能力

從備用時(shí)間分，UPS 分為標(biāo)準(zhǔn)型和長效型兩種。

一般來說，標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)內(nèi)帶有電池組，在停電后可以維持較短時(shí)間的供電（一般不超過25 分鐘）；長效型機(jī)內(nèi)不帶電池，但增加了充電器，用戶可以根據(jù)自身需要配接多組電池以延長供電時(shí)間，廠商在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)加大充電器容量或加裝并聯(lián)的充電器。

此外,UPS 的分類還有其他一些簡單的分類，比如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)型 UPS 和靜止型UPS；從應(yīng)用領(lǐng)域分為商業(yè)用 UPS 和工業(yè)用 UPS；從輸出電壓的相數(shù)分為單相 UPS 和三相 UPS；從容量分為大容量 UPS （大于 100KVA）、中容量 UPS （10-100 KVA）和小容量UPS（小于 10 KVA）。

額定容量

UPS 的額定容量是指 UPS 的最大輸出功率（電壓 V 和電流 A 的乘積）。

通常市場(chǎng)上所售的 UPS 電源，容量較小以“W” （瓦特）為單位來標(biāo)識(shí)；超過 1 千瓦時(shí)，用“VA”（伏安）標(biāo)識(shí)，“W”與“VA”值是有區(qū)別。這就要求我們必須區(qū)別具體情況來選擇UPS。一般來講， 1 千瓦以內(nèi)的小容量 UPS 一般都用“W”表示容量， 容量在 1KVA～500KVA的 UPS 都用 VA 而不是 W 來表示容量。

事實(shí)上， “W”總是小于等于“VA”。它們之間的換算關(guān)系可用如下公式計(jì)算出來： W = VA×功率因數(shù)。功率因數(shù)在 0～1 之間，它表示了負(fù)載電流做的有用功（W）的百分比。只有電熱器或電燈泡等的功率因數(shù)為 1。對(duì)于其他設(shè)備來說，有一部分負(fù)載沒有作功。這部分電流是諧波或電抗電流，它是負(fù)載特性引起。由于有這部分電流，所以“ VA”值比“W”值大，在功率因數(shù)為 1 時(shí)，“W”和“VA”值相同。

那么在我們?yōu)橛?jì)算機(jī)等設(shè)備選配 UPS 電源時(shí)，怎樣選擇合適的 UPS 容量？若選擇不當(dāng)，通常會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，一是容量過小，即所謂小馬拉大車，很可能會(huì)造成設(shè)備損壞；另一種情況是容量過大，造成資金的浪費(fèi)。因此，正確地選擇 UPS 的容量對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理人員來說是一件重要的事情。

一般來講，UPS 在容量選擇應(yīng)考慮以下因素：

1、實(shí)際負(fù)載情況：P=∑Pi/f

即實(shí)際所有負(fù)載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù) f，f=0.6~0.8,即可得到實(shí)際負(fù)載容量 P。

2、預(yù)留擴(kuò)容：

考慮到業(yè)務(wù)發(fā)展的可能，在不大量追加投資情況下，增加 UPS 輸出容量，這可通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：

A：選擇可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)容的 UPS 產(chǎn)品，如現(xiàn)在市面上銷售的模塊化 UPS 產(chǎn)品。

B：提前購買大容量 UPS，但需提前投入大量的資金。

輸出電壓

UPS 輸出電壓是指市電經(jīng)過 UPS 整形、濾波、穩(wěn)壓等一系列措施后輸出的供電腦等負(fù)載設(shè)備使用電壓。 這種電壓一般都比市電電壓干凈， 沒有雜質(zhì)訊號(hào)。 通常 UPS 的輸出交流電壓應(yīng)該穩(wěn)定在 220V，不能有過多偏差。

輸出電壓頻率

一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率是 50Hz（赫茲）或者 60Hz（赫茲） ，UPS 允許市電頻率有一定的變化范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，UPS 同步跟蹤市電頻率，超出則以本機(jī)頻率輸出。這個(gè)實(shí)際輸出的頻率就是輸出電壓頻率。

輸入電壓范圍

UPS 的輸入電壓范圍， 即 UPS 允許市電電壓的變化范圍，也就是保證 UPS 不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。范圍越大說明 UPS 適應(yīng)性越好。一般 UPS 的輸入電壓范圍應(yīng)該在160V~270V 之間或者更寬。

在正常的輸入電壓范圍內(nèi)，逆變器（負(fù)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，故電池的壽命就相對(duì)延長。因?yàn)楫?dāng)?shù)氐碾妷翰▌?dòng)情況直接影響 UPS 的運(yùn)行， 特別是有些地區(qū)電網(wǎng)比較惡劣， 白天和晚上電壓相差很大。如果 UPS 要 24 小時(shí)工作，在如此大的變化范圍里，UPS 能否工作至關(guān)重要。如不能工作，只有轉(zhuǎn)電池， 這樣一則電池并沒有用于真正斷電，二則頻繁轉(zhuǎn)電池會(huì)影響電池的壽命。 如果該 UPS 的轉(zhuǎn)電池裝置為繼電器， 則對(duì)繼電器損壞特別嚴(yán)重， 大大增加了 UPS 的故障率。

當(dāng) UPS 電源以市電供電方式工作過程中，如果輸入交流電源電壓高于輸入電壓上限和低于輸入電壓下限時(shí)，UPS 將斷開輸入交流電源，而切換到電池供電方式。開機(jī)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍，反映了 UPS 電源對(duì)電網(wǎng)電壓變化的適應(yīng)能力，開機(jī)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍越寬表示機(jī)器對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)變化適應(yīng)能力越強(qiáng)。

轉(zhuǎn)換時(shí)間

UPS 的轉(zhuǎn)換時(shí)間是指 UPS 從市電切換到電池狀態(tài)或從電池狀態(tài)切換到市電所需要的時(shí)間。通常 UPS 的轉(zhuǎn)換時(shí)間不能大于 10ms（毫秒） 。

UPS 的轉(zhuǎn)換時(shí)間指標(biāo)希望是越小越好，但有些容性負(fù)載可以承受短時(shí)間的轉(zhuǎn)換，UPS如采用電器則存在 4~10ms 的轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)采用電子開關(guān)則小一些，關(guān)鍵是看該 UPS 采用何種技術(shù)。 通常我們認(rèn)為后備式與在線互動(dòng)式有轉(zhuǎn)換時(shí)間， 在線式 UPS 則不存在轉(zhuǎn)換時(shí)間，即零轉(zhuǎn)換時(shí)間。

對(duì)于家庭個(gè)人使用或 SOHO 小型辦公應(yīng)用來講，建議購買具有轉(zhuǎn)換時(shí)間的后備式 UPS（不要大于 10ms） ，比較合算；而對(duì)于交通、銀行、證券或大企業(yè)等重要型工作，則建議購買零轉(zhuǎn)換時(shí)間的在線式 UPS。