| 词条 | 不间断电源 |
| 释义 | § UPS定义 山特 A 系列 UPSUPS是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。 从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备； 从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电,使你能有充裕的时间应付； 从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 § UPS组成 德国Piller不间断电源UPS UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。 不间断电源 如图所示，在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产（如粗黑→所示）；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）。 UPS电源系统主要分两大部分，主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关，因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功率应满足UPS电源70％的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等。莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电，因此，UPS电源系统在检测到电网电压中断后，可自行启动供电，且随着储能电池慢慢放电，储能电池的容量随着时间会逐渐降低，考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50％并留有一定的余量，UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时，半容量为1小时。 § UPS工作原理 A APC Smart UPS VT产品图片C-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。 DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。 控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。 不间断电源工作原理框图 电源工作过程 当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源（标称额定功率）80%的阻性负载设计负载能力，一般带计算机负载时可承受的按下式估算： ∑i=1 n Pi≤P 其中P为不间断电源输出容量（VA），P为第i个负载伏安数 每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每台操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客户机及服务器：220V*1.5A=330VA 则总功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA 因此，在这条棒材生产线上，采用10KVA的不间断电源比较合适。 § UPS种类 不间断电源UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类； 其中，我们最常用的是后备式UPS，如四通HO系列与SD系列，它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域； 在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，如四通PS系列，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中； 另外四通、APC等厂商还提供在线互动式UPS，同后备式相比较，在线互动式具有滤波功能，抗市电干扰能力很强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，所以能配备服务器、路由器等网络设备，或者用在电力环境较恶劣的地区；尤其四通MD系列的UPS，价格又远低于在线式，是应该向用户大力推荐的一种更好的选择。 § 为什么要配备UPS 后备式UPS不间断电源据IDC统计，全部电脑故障的45%是由电源问题引起的；在中国，大城市停电的次数平均为0.5次/月，中等城市为2次/月，小城市或村镇为4次/月，电网存在至少九种问题：断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰；因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。 另外，精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的，以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的，即使是一台普通电脑，其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经超过了硬件价值，因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。 § 如何选择UPS 美国台达UPS不间断电源根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的，可以选择适合的UPS；例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS，在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS，而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备，就只能选用在线式UPS。 首先要确定您的设备是多大功率的，一般来讲普通PC机或工控机的功率在200W左右，苹果机在300W左右，服务器在300W与600W之间，其他设备的功率数值可以参考该设备的说明书。 其次应了解UPS的额定功率有两种表示方法:视在功率（单位VA）与实际输出功率（单位W），由于无功功率的存在所以造成了这种差别，两者的换算关系为：视在功率*功率因数=实际输出功率 后备式、在线互动式的功率因数在0.5与0.7之间，在线式的功率因数一般是0.8。 给设备配UPS时应以UPS的实际输出功率为匹配的依据，有些经销商有意或无意会混淆(VA)与(W)的区别，这点要提请用户注意。 § UPS的"集中式"与"分散式"配备方式有什么区别 美国APC UPS不间断电源如果需要配UPS的设备较多，您可以采用"集中式"或"分散式"两种配备方式；所谓"集中式"，就是用一台较大功率的UPS负载所有设备，如果设备之间距离较远，还需要单独铺设电线，大型数据中心、控制中心常采用这种方式，虽然便于管理，但成本较高。 "分散式"配备方式是现在比较流行的一种配备方式，就是根据设备的需要分别配备适合的UPS，譬如对一个局域网的电源保护，可以采取给服务器配备在线式UPS，各个节点分别配备后备式UPS的方案，这样配备的成本较低并且可靠性高。 这两种供电方式的优缺点如下： 集中供电方式 便于管理 布线要求高 可靠性低 成本高 分散供电方式 不便管理 布线要求低 可靠性高 成本低 § UPS备用时间决定的因素 不间断电源是由UPS的储能装置决定的，现在的UPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电池作为储能装置，电池容量的大小由"安时数（AH）"这个指标反映，其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池，安时数大的容量大；相同安时数的电池，电压高的容量大，通常以电压和安时数共同表示电池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。 后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池，其备用时间是固定的；在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型，也有外配大容量电池的长效机型，用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。 蓄电池是UPS的重要组成部分，占有很大的价值比重，并且其质量的好坏直接关系到UPS的正常使用，所以应慎重选择有质量保证的正牌蓄电池。 § 使用UPS注意事项 大连APC-UPS1）UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持环境的清洁。 2）切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。 3）UPS的输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最高。 4）UPS带载过轻（如1000VA的UPS带100VA负载）有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。 5）适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次，这样可以延长电池的使用寿命。 6）对于多数小型UPS，上班再开UPS，开机时要避免带载启动，下班时应关闭UPS；对于网络机房的UPS，由于多数网络是24小时工作的，所以UPS也必须全天候运行。 7）UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。 § 如何延长UPS的供电时间？ 延长不间断电源系统的供电时间有两种方法： 1、外接大容量电池组：可根据所需供电时间外接相应容量的电池组，但须注意此种方法会造成电池组充电时间的相对增加，另外也会增加占地面积与维护成本，故需认真评估。 ２、选购容量较大的不间断电源系统：此方法不仅可减少维护成本，若遇到负载设备扩充，较大容量的不断电系统仍可立即运作。 § UPS电源系统开、关机 电力专用在线式UPS第一次开机 (1)按以下顺序合闸：储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON"。 (2)按UPS启动面板“开”键，UPS电源系统将徐徐启动，“逆变”指示灯亮，延时1分钟后，“旁路”灯熄灭，UPS转为逆变供电，完成开机。 经空载运行约10分钟后，按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载。 日常开机 只需按UPS面板“开”键，约20分钟后，即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后，方可打开负载设备电源开关（注：手动维护开关在UPS正常运行时，呈“OFF"状态）。 关机 先将电脑或其它仪器关闭，让UPS空载运行10分钟，待机内热量排出后，再按面板“关”键。 § UPS蓄电池的正确使用与维护 在线互动式UPS在使用不间断电源系统的过程中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示，因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率，有着越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外，应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池： 一、保持适宜的环境温度。影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20－25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。 二、定期充电放电。UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60％。在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。 UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔2－3个月应完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后，按规定再充电8小时以上。 三、利用通讯功能。目前，绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件，通过串/并口连接UPS，运行该程序，就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息；通过参数设置，可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作，大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。 四、及时更换废/坏电池。目前大中型UPS电源配备的蓄电池数量，从3只到80只不等，甚至更多。这些单个的电池通过电路连接构成电池组，以满足UPS直流供电的需要。在UPS连续不断的运行使用中，因性能和质量上的差别，个别电池性能下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某个/些电池出现损坏时，维护人员应当对每只电池进行检查测试，排除损坏的电池。更换新的电池时，应该力求购买同厂家同型号的电池，禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用。 § 日常维护与检修 雷诺士UPS不间断电源(1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。 (2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。 a.储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电先消除落后电池后再放。 b.核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要关注发现和处理落后电池，经对落后电池处理后再作核对性放电实验。这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反极电池。 c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。 d.日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常。 e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈，应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性，保证设备（包括主机设备）保持良好的运行状况，从而延长使用年限；保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量；保证电池运行和人员的安全可靠。这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和进行规则。 (3)当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。 (4)对主机出现击穿，断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。 (5)当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。 § UPS决定因素 UPS不间断电源UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性,而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。 还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数，决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性能越好，保护能力也越强，总的来说，离线式UPS对负载的保护最差，在线互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同,而选取不同类型的UPS。 § 一般在什么情况下使用 UPS不但直接用于计算机上，凡配有计算机的设备(如医学上的CT、供应站的仪表等)、雷达站、军事通讯系统、程控电话系统、外科手术室等，均使用UPS代替发电机作后备供电使用。 § UPS的基本功能 市电中断供电时，能不间断供电； 始终向负载提供高质量的交流电源，达到稳压、稳频、抑制浪涌、尖峰。 电噪音、补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。 § UPS的分类 美国山特城堡系列机架式UPSUPS按工作原理分为动态式（又称旋转式ROTATORY TYPE）和静态式（STATIC TYPE）。动态式UPS由引擎与发电机组构成，它是靠交流市电驱动交流电动机旋转，从而带动同轴的交流发电机和惯性飞轮同速旋转运行，由发电机向负载供电。市电波动时由于惯性飞轮对短时间的电压突变后干扰无反应，保证了输出电压的稳定；市电断电靠飞轮的惯性将额定电压供电再延长5秒钟，由于保存数据信息。后来发展到内燃机式UPS系统，但这类UPS体积大噪音大.效率低，在目前应用不多。就目前用得最多的，最常用的UPS还是静态式UPS，现在一般讲的UPS也是指静态式UPS，但在概念上还是应分清楚。 动态式UPS因应用较少，所以在人们通常所指的UPS大都指静态式UPS。静态式UPS根据供电方式可分为在线式（ON-LINE），后备式（或称离线式，OFF-LINE/BACK-UP）及线上交互式（LINE-INTERACTIVE）三类。 在线式UPS电源的定义是：当输入，负载和UPS本身都正常工作时，UPS电源将输入的交流市电先通过整流器变成直流电，然后通过逆变器将直流电逆变成交流电，输出标准的稳定的纯净的正弦波电源，也即在一切都正常的情况下，负载得到的是由逆变器输出的高质量的正弦波电源。 后备式UPS电源的定义是：当输入，负载及UPS本身都正常工作时，UPS仅仅是将市电做简单的升压，降压和滤波处理，然后直接输出给负载使用，只有当输入电源不符合要求时，UPS才将电池的直流逆变成交流电，输出给负载使用。也即，在大部分时间，负载使用的是输入电源本身或经过简单处理的输入电源。 互动式UPS电源的定义是：当市电电源在约150~264伏的范围内，它向用户提供经铁磁谐振稳压器或经变压器抽头调压处理的一般市电电源（这就意味着：来自一般市电电网的频率波动，由“谐波污染”而形成的高波形畸变度及从电网串入的干扰等所困扰的低质量电源就是用户所实际使用的交流电源）对于这种UPS来说，仅仅当市电电源电压低于150伏或高于264伏左右时，它才有可能向用户提供真正的“UPS逆变器高质量的正弦波”电源。 § UPS够买须知的信息 在购买电池后备系统时，需要知道这些设备的以下信息： UPS电池供电的时间长短 UPS在使用待机电源时是否向服务器提供警告系统 UPS是否包含可以消除输入的瞬态噪声的电源调节功能 电池的寿命和它的性能如何随时间而降低 在电池不再能够提供后备功率时设备是否发出警告 § 何时需要替换电池 APC SUA1000UXICH一般情况下还需要了解要挂接UPS的设备的电源要求。对服务器装置而言,这可能包括CPU（和其他附加的设备）、监视器、外部路由器、集中器单元和布线中心，设备的背面提供了有关这些设备的电源要求，设备上的标牌列出了各单元使用的功率。UPS具有一个VA （伏安）额定值，即线路电压与电流（安培）的乘积。用户首先需要将要挂接到UPS上的设备的各个功率要求加起来，再去购买可以处理这么大负荷的UPS。先从要挂接的每种设备背面了解电流额定值，并将它与电压（通常为120/220V）相乘；然后，将所有设备的值加起来，再去选择一个处理能力比该负荷高出20%的UPS。 挂接到文件服务器的UPS通常需要一个附加电缆，用于在UPS使用后备电源时警告文件服务器，服务器于是将进行关机程序。请记住查问UPS供应商，确保用户的操作系统可以使用此功能。 某些供应商已经为他们的电源保护设备开发出某些高级功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通过一种称为PowerChute的软件控制程序为网络管理员提供诊断信息。该软件安装在服务器上并通过电缆与UPS通信，这样，管理员可以跟踪电源质量、UPS工作温度、线路频率、UPS输出电压、最大和最小线路功率、电池功率强度、线路电压和UPS负荷。 § UPS为何要同交流稳压电源搭配使用？ 因为我国电网存在的问题是：电网突然停电或来电时电压不稳，忽高忽低，高电压涌流，瞬态脉冲电压过高频率误差太大，单用UPS只能解决掉电，而影响存盘使资料丢失，而无发对电波的杂质进行过滤。针对以上，常用解决的方法是：对电压忽高忽低，电流增加或减弱，相位不正确及电网中的杂质只能用净化稳压电源来解决。 由于电网突然掉电或瞬态干扰和频率误差较大将影响系统信息的传导和重要资料被删除，需要UPS来解决。因而UPS电源要同净化稳压器一起搭配使用，才能解决电源的质量问题，才能符合计算机的要求。 |
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