UPS電源概述.doc

UPS電源概述、使用電源系統(tǒng)必要性電子時(shí)代有兩個(gè)無(wú)法回避的不幸現(xiàn)實(shí)：市電無(wú)法為敏感的電子元件提供所需的穩(wěn)定持續(xù)的電源，而用戶卻最終要對(duì)自己設(shè)備的正常運(yùn)作和安全操作負(fù)責(zé)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)市電的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，而市電的負(fù)荷已超出了它們的承受能力。盡管現(xiàn)代個(gè)人計(jì)算機(jī)的功能有所發(fā)展，但瞬時(shí)的停電就會(huì)引起數(shù)據(jù)丟失，而更危險(xiǎn)的是，如果計(jì)算機(jī)在存儲(chǔ)文件時(shí)遭遇電源問(wèn)題，則可能會(huì)導(dǎo)致先前寫(xiě)入的文件乃至整個(gè)硬盤(pán)的丟失。向磁盤(pán)持續(xù)書(shū)寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器對(duì)此尤為敏感。本次UPS設(shè)備采購(gòu)正是為了解決電源安全的問(wèn)題。信息化智能設(shè)備供電狀況:在不斷前進(jìn)的信息社會(huì)中，通信、交通、新聞媒體、金融和電力等關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的關(guān)鍵性行業(yè)一天天更加依賴于信息系統(tǒng)，而供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和信息設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，離開(kāi)了穩(wěn)定可靠的供電系統(tǒng)的支持和保證，整個(gè)信息系統(tǒng)的可用性和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立的必要性都要大打折扣。目前，眾多的公司和政府部門(mén)都在建立龐大的電子數(shù)據(jù)庫(kù)，從自己經(jīng)營(yíng)管理的各個(gè)方面收集、存儲(chǔ)和處理有關(guān)管理、銷售、財(cái)務(wù)及運(yùn)作的數(shù)據(jù)和信息。Internet的興起和信息化高速公路的提出激發(fā)了更大的信息量的需求。特別是隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，各種高精尖電子和智能化設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用越來(lái)越廣，其應(yīng)用深度和廣度可以一日千里描述，整個(gè)國(guó)家和社會(huì)對(duì)于電力供應(yīng)的數(shù)量和質(zhì)量都提出了更多要求，銀行金融系統(tǒng)、郵電系統(tǒng)、新聞媒體、交通運(yùn)輸、大型企業(yè)等重要部門(mén)和行業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)如果供電系統(tǒng)出現(xiàn)秒級(jí)的斷電或波動(dòng)都會(huì)對(duì)政府形象、國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失和極壞的影響。相對(duì)于其他基礎(chǔ)設(shè)施的蓬勃發(fā)展，電力系統(tǒng)建設(shè)的相對(duì)滯后，已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，加強(qiáng)電力系統(tǒng)的建設(shè)，特別是加強(qiáng)高新技術(shù)領(lǐng)域的供電系統(tǒng)的建設(shè)，已經(jīng)成為各級(jí)政府和社會(huì)各界的共識(shí)。由于我國(guó)的市電網(wǎng)絡(luò)發(fā)電及用電情況比較復(fù)雜，設(shè)備落后，管理不善，造成我們使用的交流電質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)范圍大，從170250伏（320450伏 三相）大范圍變化，電磁和諧波干擾嚴(yán)重，同時(shí)，由于電力緊缺，很多地區(qū)停電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。研究表明，每臺(tái)PC機(jī)平均每月受到雷擊、浪涌、低壓、噪音或斷電等電源問(wèn)題的侵害多達(dá)120次，如果不能及時(shí)地解決這些問(wèn)題，系統(tǒng)中的寶貴數(shù)據(jù)（或程序）將有丟失的危險(xiǎn)。對(duì)于醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)，電網(wǎng)的不正常所造成的影響將更加嚴(yán)重。歸納起來(lái)，我們認(rèn)為市電會(huì)出現(xiàn)九種對(duì)負(fù)載不利的情況，我們稱之為九大市電問(wèn)題，下面分述如下：、中斷市電 市電完全中斷，電壓為零，時(shí)間超過(guò)40毫秒產(chǎn)生原因及危害 雷擊、配電回路故障、跳閘等。數(shù)據(jù)丟失。、電壓下陷 電壓低于額定值的8085%，持續(xù)時(shí)間超過(guò)20毫秒。產(chǎn)生原因及危害 大型負(fù)載設(shè)備的突然啟動(dòng)。數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、內(nèi)存丟失、屏幕閃爍。、電源浪涌 電壓高于額定值110%，持續(xù)時(shí)間超過(guò)20毫秒。產(chǎn)生原因及危害 大型設(shè)備的突然關(guān)閉。數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、內(nèi)存丟失、屏幕閃爍。、持續(xù)低壓 電壓低于額定值相對(duì)固定百分比，持續(xù)時(shí)間從幾分鐘到幾天。產(chǎn)生原因及危害 用電高峰期或負(fù)載超出電網(wǎng)供電能力。初級(jí)硬件故障，數(shù)據(jù)丟失。、電源干擾 由射頻干擾或電磁干擾引起的高頻雜波。產(chǎn)生原因及危害 閃電、打印機(jī)、硅整流設(shè)備、電動(dòng)機(jī)、繼電器、電機(jī)控制裝置、微波、 廣電傳輸設(shè)備等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)死機(jī)，鍵盤(pán)鎖死。、電源突波 電壓快速上升到6000伏持續(xù)時(shí)間10100毫秒。、頻率波動(dòng) 電源頻率發(fā)生波動(dòng)，變化范圍大于3赫茲。產(chǎn)生原因及危害 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)或小型并網(wǎng)電站。硬盤(pán)崩潰，鍵盤(pán)鎖死，屏幕抖動(dòng)。、交換瞬變 電壓尖峰快速上升到2萬(wàn)伏，持續(xù)時(shí)間10100毫秒。產(chǎn)生原因及危害 閃電、電弧、靜電放電、開(kāi)關(guān)切換。程序出錯(cuò)，屏幕抖動(dòng)。、諧波失真 由非線形負(fù)載引起的電源波形變化。產(chǎn)生原因及危害 由非線形負(fù)載引起開(kāi)關(guān)電源、調(diào)速電機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等引起。通訊錯(cuò)誤，設(shè)備過(guò)熱。以上這些電源問(wèn)題會(huì)使負(fù)載設(shè)備斷電、損壞、誤操作、工作性能變差、軟件數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率降低、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不能正常運(yùn)行等。為了解決上述問(wèn)題，計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、數(shù)據(jù)通訊處理系統(tǒng)、航空管理和醫(yī)用診斷系統(tǒng)等精密儀器對(duì)交流供電系統(tǒng)都提出了不間斷和可靠性的要求，使UPS在技術(shù)成熟程度、產(chǎn)品質(zhì)量和銷售量等方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。 UPS不間斷電源設(shè)備和技術(shù)作為計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和高精尖系統(tǒng)的重要組成部分，無(wú)論是過(guò)去、還是現(xiàn)在將來(lái)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全方面的作用變的越來(lái)越重要。我國(guó)對(duì)UPS的需求量將大于西方，原因是： （1）計(jì)算機(jī)的普及和大量應(yīng)用。 （2）市電質(zhì)量比西方國(guó)家差，電網(wǎng)供電不足、電壓波動(dòng)大、干擾嚴(yán)重是長(zhǎng) 期問(wèn)題。 （3）現(xiàn)代化的進(jìn)展，CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用已提到議事日程上來(lái)，對(duì)UPS的需求將與日俱增。電氣設(shè)備對(duì)電源的要求UPS廣泛用于各類精密電氣設(shè)備，在各行各業(yè)中 UPS發(fā)揮極其重要的作用： 、電力系統(tǒng)：行業(yè)特殊性，一旦因電力因素使電力設(shè)備如DCS不能正常運(yùn)作，電廠除遭受經(jīng)濟(jì)損失外，同時(shí)對(duì)鍋爐的安全性產(chǎn)生巨大的危機(jī)，尤其對(duì)核電站更是危險(xiǎn)，其社會(huì)損失不可估量。、通信、郵電系統(tǒng)：現(xiàn)在是高信息時(shí)代，信息的發(fā)展離不開(kāi)電源，電信、郵電是一個(gè)信息的服務(wù)中心，如果電信、郵電一旦斷電，整個(gè)通信將處于癱瘓狀態(tài)，其中的損失將是無(wú)法用金錢來(lái)衡量。、政府辦公機(jī)房、金融、證券等系統(tǒng)：此行業(yè)對(duì)電源的要求十分嚴(yán)格，所有數(shù)據(jù)處理均通過(guò)電腦來(lái)完成，因而對(duì)電源的要求必須24小時(shí)不間斷，任何不穩(wěn)定或突然斷電將是一個(gè)致命的打擊。、醫(yī)療系統(tǒng)：醫(yī)院行業(yè)特殊性，一旦因電力因素供各種檢測(cè)儀器如CT/MRI機(jī)損壞或停電不能正常運(yùn)作，醫(yī)院除遭受經(jīng)濟(jì)損失外，同時(shí)延緩對(duì)病人病情的確診，影響醫(yī)院的信譽(yù)，其社會(huì)損失不可估量。、高速公路收費(fèi)，隧道、橋梁供電系統(tǒng)：現(xiàn)在是速度的時(shí)代，路通財(cái)通， 高速公路在國(guó)家、地方經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展中有著十分重要的戰(zhàn)略地位。如果高速公路的管理中心，收費(fèi)系統(tǒng)，隧道、橋梁供電系統(tǒng)，交通簡(jiǎn)控系統(tǒng)一旦斷電，整個(gè)地方的交通將處于癱瘓狀態(tài)，社會(huì)安定將無(wú)法保證，對(duì)社會(huì)、地方的影響將是無(wú)法想象。 電源安全問(wèn)題分析電源問(wèn)題是數(shù)據(jù)丟失的最主要原因 l 電源故障/浪涌：45.3%l 暴風(fēng)雨（雪）損壞：9.4%l 火災(zāi)或爆炸：8.2%l 硬件/軟件故障：8.2%l 水災(zāi)和水患：6.7%l 地震：5.5%l 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)轉(zhuǎn)中止：4.5%l 人為故障/故意破壞：3.2%l 資料來(lái)源：Contingency PlanningUPS系統(tǒng)可以保障用戶的計(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(pán)，使系統(tǒng)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)相當(dāng)重要的作用：一是應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作，給您的計(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、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為用戶的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。對(duì)于電腦來(lái)說(shuō)，顯示器及主機(jī)工作都需要正常的電力供應(yīng)。尤其是內(nèi)存，對(duì)電源的要求更高。它是一種依賴電能的存儲(chǔ)設(shè)備，需要不斷地刷新動(dòng)作來(lái)保持存儲(chǔ)內(nèi)容。一旦斷電，所保存的內(nèi)容立即消失。如果非正常斷電，導(dǎo)致內(nèi)存中的信息來(lái)不及保存到硬盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備上，就會(huì)造成信息因完全丟失或變得不完整而失去價(jià)值，從而浪費(fèi)大量的工作精力、時(shí)間、甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而UNIX這樣的操作系統(tǒng)，如果不正常關(guān)機(jī)，內(nèi)存中的系統(tǒng)信息沒(méi)有回寫(xiě)到硬盤(pán)上，還可能造成系統(tǒng)崩潰，無(wú)法再次啟動(dòng)。此外，電腦中的硬盤(pán)，雖然應(yīng)用的是磁存儲(chǔ)介質(zhì)，不會(huì)因斷電而損失信息，但突然的電力故障會(huì)使正在進(jìn)行讀寫(xiě)工作的硬盤(pán)物理磁頭損壞，或者系統(tǒng)文件在維護(hù)文件系統(tǒng)時(shí)，造成文件分配表錯(cuò)誤，從而造成整個(gè)硬盤(pán)的報(bào)廢。另外，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)大都能設(shè)置虛擬內(nèi)存，由于突然的斷電，使系統(tǒng)來(lái)不及取消虛擬內(nèi)存，從而造成硬盤(pán)中的“信息碎片”，不僅浪費(fèi)了硬盤(pán)存儲(chǔ)空間，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)行緩慢。電腦電源是一種整流電源，過(guò)高的電壓可能會(huì)造成整流器燒毀。而電壓尖脈沖和暫態(tài)過(guò)電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過(guò)整流器進(jìn)入主機(jī)板，影響機(jī)器的正常工作，甚至燒毀主機(jī)線路?？傊?，電力問(wèn)題是計(jì)算機(jī)工作的重大威脅。但是隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益重要和廣泛，安全可靠的電源已是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理人員不得不認(rèn)真面對(duì)的重要問(wèn)題。“需要是社會(huì)發(fā)展的第一推動(dòng)力”，在這種背景下，UPS(不間斷電源）應(yīng)運(yùn)而生，并伴隨電力電子技術(shù)的發(fā)展，不斷推陳出新，在十?dāng)?shù)年間，不僅造就了一個(gè)嶄新的產(chǎn)業(yè)，而且隨著時(shí)間的推移更將有蓬勃的發(fā)展和燦爛的前景。 UPS對(duì)電源安全問(wèn)題的解決辦法UPS電源在對(duì)數(shù)據(jù)中心的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，是保證數(shù)據(jù)中心安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。UPS系統(tǒng)是一個(gè)多路電源輸入的低壓多端網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備逆變器和靜態(tài)開(kāi)關(guān)等，是一套電子元件自動(dòng)控制的電力裝置，可管理同時(shí)不會(huì)給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)?yè)p失，因UPS供電系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)的工作可靠性是系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)，它涉及到電子技術(shù)、自動(dòng)控制、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多門(mén)學(xué)科，具有技術(shù)密集型、高科技、高技能的管理特點(diǎn)，對(duì)機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有可靠的安全性，保護(hù)機(jī)房系統(tǒng)正常運(yùn)作，給你一個(gè)安全計(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(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；如：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(guò)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，大大增強(qiáng)了工作不受干擾，保證工作安全穩(wěn)定運(yùn)作。UPS( Uninterruptible Power System )，即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)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(tái)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(tái)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(guò)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。 UPS作為保護(hù)性的電源設(shè)備，它的性能參數(shù)具有重要意義，應(yīng)是我們選購(gòu)時(shí)的考慮重點(diǎn)。市電電壓輸入范圍寬，則表明對(duì)市電的利用能力強(qiáng)（減少電池放電）。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對(duì)市電調(diào)整能力強(qiáng)，輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說(shuō)明當(dāng)UPS突然由零負(fù)載加到滿負(fù)載時(shí)，輸出電壓的穩(wěn)定性。 還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間等都是表征UPS性能的重要參數(shù)，決定了對(duì)負(fù)載的保護(hù)能力和對(duì)市電的利用率。性能越好，保護(hù)能力也越強(qiáng)，總的來(lái)說(shuō)，后備式UPS對(duì)負(fù)載的保護(hù)最差，在線互動(dòng)式略優(yōu)之，在線式則幾乎可以解決所有的常見(jiàn)電力問(wèn)題。當(dāng)然成本也隨著性能的增強(qiáng)而上升。因此用戶在選購(gòu)UPS時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載對(duì)電力的要求程度及負(fù)載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。UPS對(duì)電源保護(hù)主要有以下幾種方式：1.停電保護(hù)-一瞬間停電時(shí)立即由UPS將電池直流電源轉(zhuǎn)換成交流電繼續(xù)供電。2.電壓保護(hù)-市電電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)UPS內(nèi)建穩(wěn)壓器(AVR)將做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,使市電的電壓保持在可使用的范圍,若電壓過(guò)低或過(guò)高超過(guò)可使用范圍,UPS將電池直流電源轉(zhuǎn)換成交流電繼續(xù)供電,以保護(hù)用戶設(shè)備。 3.波形失真處理-由于電力經(jīng)由輸配電線路傳送至客戶端,各種機(jī)器設(shè)備的使用,往往造成市電電壓波形的失真,因?yàn)椴ㄐ问д鎸a(chǎn)生諧波干擾設(shè)備且會(huì)使電力系統(tǒng)變壓器溫度升高,一般要求失真率5%,一般UPS設(shè)計(jì)失真率3%。4.穩(wěn)壓穩(wěn)頻-市電頻率分為50Hz/60Hz兩種,所謂頻率就是每一秒變動(dòng)的周期,50Hz就是每秒50周次,臺(tái)灣市電的頻率是60Hz,大陸是50Hz。發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到客戶端用電量的突然變化造成轉(zhuǎn)速的變動(dòng)將使轉(zhuǎn)換出來(lái)的電力頻率飄移不定,UPS轉(zhuǎn)換的電力可提供穩(wěn)定的頻率;電壓穩(wěn)定-市電電壓易受電力輸送線路品質(zhì)的影響,離變電所較近的用戶電壓較高約130120V,離變電所較遠(yuǎn)的用戶電壓較低約10090V,電壓太高或太低會(huì)使用戶設(shè)備縮壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀設(shè)備,使用在線式U