UPS的基礎知識

1、UPS的基本知識一、UPS的概況1、UPS的概念Uninteruptible Power System的英文字首簡稱為UPS,即我們所說的不間斷電源系統(tǒng), 依照字面上的解釋即為電力系統(tǒng)停止供電時，在極短的時間內(nèi)取代原有的電力設備，繼續(xù)供 電給負載系統(tǒng)使用。其工作原理：首先在正常時利用整流裝置將交流輸入整流成直流電力，然后一路對蓄電 池充電，一路籍以將直流電力供給逆變器，逆變器將直流電力轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的交流電力輸出經(jīng) 靜態(tài)開關裝置供給負載使用。當輸入電力中斷時，山儲存在蓄電池內(nèi)的直流電力供應逆變器 工作轉(zhuǎn)換成交流電力供負載使用。待市電完成供電準備后，才停止山蕃電池輸出轉(zhuǎn)換。二、UPS的組成概要依UP

2、S內(nèi)部構造可分為：電池組、充電器、逆變器及靜態(tài)開關。1、電池組UPS所用的電池種類相當多，其差別在于極板材質(zhì)、構造及電解液成份的不同，U前廣 泛UPS采用的為鉛酸免加水電池，其優(yōu)點在于a量輕、壽命長。電池容量單位為安培/小時 （Ah）,數(shù)值越大則表示電池的容量越大，一般UPS標準放電時間在滿載狀態(tài)下最長不超過 15分鐘，若使用者欲延氏放電時間則需另外加長效型充電電路來使用，山于電池為UPS市電 中斷后的電力來源，故其電池的品質(zhì)及可鼎度是不容忽視的，所以電池的品牌亦是選擇UPS 的指標，最好能盡量選世界知名品牌。2、充電器電池充電器經(jīng)山變壓器與市電隔離，對電池充電及提供逆變器電力，此電源需有足夠

3、的 容量，但乂必需有一定限流裝置電路來保護電池的壽命，一般而言，對已耗盡電力的電池進 行充電，將花費其放電時間常數(shù)的810倍才能回充至額定壓的80%,故標準型小容量在 線式每放一次電需8小時以上的充電時間才能恢復電力。3、靜態(tài)開關靜態(tài)開關可山兩個單向可控硅組成，以可控硅的高速開關特性來補償輸出繼電器觸點跳 接時間，使AC與INV轉(zhuǎn)換時，轉(zhuǎn)換時間小于5nis,因為繼電器的跳接時間不能滿足UPS負載 的要求（電腦允許斷電的最短時間小于6ms）c4、逆變器逆變器是一種電力轉(zhuǎn)換電路，它所擔任的工作是將直流電源轉(zhuǎn)換成一般的交流電，在UPS 領域內(nèi)利用整流器將交流電力整流成直流電力，然后再經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交

4、流電力，即所謂的 AC-DC-AC,使輸出電源更為純凈，其具備如下功能：(1)(2)(3)反轉(zhuǎn)：將整流器及電池組所供應的直流電源換成交流電源，波形失真小于5%。穩(wěn)定：保持交流輸出電壓再負載能接受之范a內(nèi)（2%）,頻率漂移則O.o%。限制：本身具有過電流感，當超載時用于保護自身和負載。三、UPS的作用和特點1、UPS的作用(1) 市電中斷的情況下，能利用自身所帶的蓄電池通過逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為220V交 流電給計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)供電，保證計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)。(2) 對市電有穩(wěn)壓作用，能在電網(wǎng)電壓波動時穩(wěn)定電壓。(3) 能抑制電網(wǎng)的電力諧波干擾、電壓瞬間跌落、高壓浪涌、電壓波形畸變、電磁干

5、擾 等電力污染，為計算機及其它設備提供電壓穩(wěn)定、波形純正的電力供給，保證計算機及網(wǎng)絡 系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)不受干擾。2、UPS的特點(1) 商可鼎性系統(tǒng)應具有能提供連續(xù)提供高質(zhì)量的IPS逆變電源的供電能力。這就意味著，在UPS供 電系統(tǒng)的運行中，既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷/停電事故，也不允許出現(xiàn)山普通的市電 經(jīng)交流旁路直接向用戶負載供電的悄況。為此，要求UPS供電系統(tǒng)應滿足如下要求：允許在UPS逆變電源連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行不停電的維護和檢修操作。萬一在用戶設備端出現(xiàn)短路故障時，應將故障的影響縮小到盡可能小的范圉。(2) 高抗干擾性UPS供電系統(tǒng)能使互聯(lián)網(wǎng)設備獲得高“可利用率”，并可為其創(chuàng)造

6、優(yōu)良的運行環(huán)境。大量 的運行實踐表明：電源干擾問題是造成互聯(lián)網(wǎng)設備的“可利用率"下降的重要原因之一。在 此需說明的是：電源干擾不僅來源于普通的市電電網(wǎng)，它還來源于設計不完善的IPS本身及 用戶的互聯(lián)網(wǎng)設備本身。這是因為配置在IDC和MDC機房內(nèi)的服務器、磁盤陣列機和交換機 等均內(nèi)置有開關電源，這種整流濾波型非線性負載會向UPS供電系統(tǒng)反射323次低次諧波 干擾，可能帶來降低話音質(zhì)量的惡果。實踐證明，過大和過頻地出現(xiàn)電源干擾，輕者會導致 互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率下降，網(wǎng)絡服務器的數(shù)據(jù)丟包率增大等隱性故障，從而導致互聯(lián)網(wǎng)設備被 迫進入“降額使用"狀態(tài)，嚴重時會導致網(wǎng)絡癱瘓。山此可見，高

7、速信息網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，對UPS供電系統(tǒng)所能提供的電源質(zhì)量提出更 為嚴格的要求。(3) 具有防雷擊、抗高能浪涌的功能雷擊.閃電及電網(wǎng)上的高能浪涌嚴®威脅UPS系統(tǒng)和訃算機網(wǎng)絡的安全。如無相應的保 護措施，將造成UPS系統(tǒng)及i|算機網(wǎng)絡的硬件和軟件的損壞。LTS應具有這方面的保護電路, 其指標應符合國家及國際安規(guī)標準。(4) 過載能力強由于計算機等負載屬于整流型負載，在啟動時往往有較大的瞬態(tài)沖擊電流，如果UPS的 過載能力弱，有可能造成嚴重后果導致系統(tǒng)不能正常安全運行。(5) 智能化監(jiān)控在UPS和訃算機/網(wǎng)絡之間建立起雙向通信監(jiān)控管理功能。利用監(jiān)控軟件監(jiān)控管理UPS 的運行、操作。當

8、市電中斷或UPS電池低電位時，監(jiān)控軟件可做到將計算機中的數(shù)據(jù)自動安 全存盤、系統(tǒng)安全關機然后關閉UPS,避免因電力突然中斷而造成操作系統(tǒng)的損壞和數(shù)據(jù)資 料的損失，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性保護。四、UPS的分類1、按工作方式分(1)后備式(OFF-LINE 或 STAND-BY) UPS當市電正常時山市電給負載設備供電，并給蓄電池浮動充電。當市電電壓波動超過規(guī)定 值時時啟動逆變電路將電池的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流電輸出，給負載供電。后備式UPS平 時山于是山市電直接給負載供電，所以無法消除市電電網(wǎng)上存在的浪涌、尖峰、頻率漂移等 電氣污染，而且容量比較小。但是它的技術簡單，成本較低，價格相對低廉，用于許多

9、對電 壓穩(wěn)定性要求不高的場合。(2) 在線式(O'-LIXE) UPS在線式IPS直使其逆變器處于丄作狀態(tài)，市電正常時它是首先通過電路將市電交流電 轉(zhuǎn)換為直流電，再通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為正弦波交流電給負載供電，在供電情況下還能 對輸出進行穩(wěn)壓及防止電磁干擾，而且還通過充電電路給蓄電池浮動充電。當停電時，則使 用電池的直流電，所以逆變器不存在切換時間，所以適用于對電源有較高要求的場合。（3）在線互動式（HYBRID） UPS這是一種智能化的UPS,除具有在線式UPS的功能外，還可以自動偵測市電的電圧，可 以提供高精度的正弦波交流電輸出。在線互動式UPS還具有與計算機進行通訊的功能，有的

10、 還可以連接互聯(lián)網(wǎng)，可以通過網(wǎng)絡對UPS進行管理，而且可以根據(jù)il算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)的工作 狀況自動調(diào)整UPS本身的工作狀況和輸出狀況，并且在UPS出現(xiàn)故障時，可以通知計算機系 統(tǒng)，啟動冗余的備用電源，所以稱之為智能型UPS。一般用于網(wǎng)絡系統(tǒng)中的服務器、路山器 和大型骨干網(wǎng)的交換機以及部分工作站等對電源要求較高的場合。它將大大提高計算機系統(tǒng) 的可鼎性。2、按輸入輸出分（1）單相輸入單相輸出（單進單出）應用于10KVA以下，后備式、在線交互式、在線式等小容量:<2）三相輸入單相輸出（三進單出）應用于10KVA以上在線式;<3）三相輸入三相輸出（三進三出）應用于20KVA以上在線式大容量。

11、3、按功能分可分為普通UPS、工業(yè)UPS、電力專用UPS、通信專用UPS。五、UPS電源的工作原理UPS主要分為兩大類三種形式：一類是后備式，列一類是在線式，還有一種介于兩者之間的 在線互動式。這是在線式UPS的原理圖，主要山整流器、逆變器、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關和后備電池 組成輸出的交流電源是經(jīng)過逆變器重新產(chǎn)生，其電壓、波形頻率山UPS本身控制，具有穩(wěn)壓、 穩(wěn)頻、凈化和不間斷等功能。輸入淹液充電器轉(zhuǎn)換開關輸出逆變器»市電正常市電故障后備式在線式在線互動式工作方式: 正常運行方式不斷電系統(tǒng)的供電原理是當市電正常時，機器會將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后對電 池充電，以備電力中斷時使用；這里跟各

12、位強調(diào)的是不斷電系統(tǒng)并不是停電時才會動作，像 是遇到電壓過低或過高、瞬間突波等，足以影響設備正常運轉(zhuǎn)的電力品質(zhì)時，不斷電系統(tǒng)均 會動作，提供設備穩(wěn)定且干凈的電力。當市電正常供電時，市電經(jīng)濾波回路后，分為兩個回路同時動作，其一是經(jīng)山充電回路 對電池組充電，另一個則是經(jīng)整流回路，作為逆變器的輸入，再經(jīng)過逆變器的轉(zhuǎn)換提供電力 給負載使用；曲此可知，在線式不斷電系統(tǒng)的輸出完全山逆變器來供應，因此不論市電電力 品質(zhì)如何，其輸出均是穩(wěn)定而不受任何影響。電池工作方式一旦市電發(fā)生異常時，將儲存于電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，此時逆變器的輸入改山電 池組來供應，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

13、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)不會像市電一般無限制的供應， 所以不論多大容量的不斷電系統(tǒng)，在其滿載的的狀態(tài)下，其所供電的時間必定有限，若要延 長放電時間，須購買長時間型不斷電系統(tǒng)。旁路運行方式當在線式UPS超載、旁路命令（手動或自動）、逆變器過熱或機器故障，IPS 般將逆變輸出 轉(zhuǎn)為旁路輸出，即山市電直接供電。山于旁路時，UPS輸出頻率相位需與市電頻率相位相同, 因而釆用鎖相同步技術確保UPS輸出與市電同步。旁路開關雙向可控硅并聯(lián)丄作方式，解決 了旁路切換時間問題，真正做到了不間斷切換，控制電路復雜，一般應用在中大功率UPS上。 如果在過載時，必須人為減少負載，否則旁路短路器會自動切斷輸db 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, UPS轉(zhuǎn)為正常運行。兒種UPS電源的動作方式后備式UPS在市電正常時直接山市電向負載供電，當市電超出其工作范W或停電時通過 轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)為電池逆變供電。其特點是：結構簡單，體積小，成本低，但輸入電壓范ffl窄