UPS电源

UPS常识：

    实际使用环境中，存在以下常见电源故障，它们是：电源中断、电压下陷、电压浪涌、减幅振荡、电源干扰、电压突波、电压波动及谐波失真等。 您在工作中一定会遇到过以上一种或几种电源故障，这些故障会直接危害到您的重要数据和网络系统。不是每一种UPS都解决以上这些电源故障，也不是所有的办公环境都需要解决所有电源故障的UPS。共有三个层次的UPS：
    1.后备式：
   最适用于保护单台PC机或工作站，能为您解决常见电源故障中的三大故障，包括：电源中断、电压下陷及电压浪涌。而且相对应的UPS，价格最为低廉。
    2.在线互动式：
   可有效地解决五种常见电源故障：电源中断、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡及电压干扰。价格适中，最适用于小型网络环境。
    3.双变换在线式：
   全面解决上述各种电源故障，提供高层次的电源保护，适用于保护关键系统、重要数据，被广泛应用于数据中心、大型网络、行业系统（金融、邮电、医院、电力、航天航空、军事等）。

    您可以根据实际需要来选用UPS：
    (1)UPS额定输出容量的选择
    用户应根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS输出功率（KVA值）。为确保UPS系统的效率和尽可能延长UPS的使用寿命，一般推荐参数是：用户的负载量仅占UPS的输出功率的60%～70%为宜。 

    (2)尽可能先用单台大容量UPS大量实践证明，采用单台容量较大的UPS集中供电方式，不仅有利于集中管理UPS，有效利用电池能量，而且降低了UPS的故障率。以下UPS平均无故障工作时间（MTBF）数据可供参考：
    ● 1～5KVA UPS的MTBF为4～9万小时
    ● 5～20KVA UPS的MTBF为13～17万小时
    ● 30～400KVA UPS的MTBF为20～25万小时

    (3)根据用户的不同配送系统，有三种UPS机型可供用户选择
    ● 单进（220V输入）/单出（220V输出）机型：选用此机型时，虽然用户无需考虑市电三相输入平衡 带载问题，但必须考虑市电配电的三相均衡带载问题。
    ● 三进（380V输入）/单出（220V输出）机型：表面上看起来，似乎用户无需考虑电三相输入平衡带载问题，其实不然，用户应为它的交流旁路市电输入的相线和中线配置上可单相承担UPS额定输出电流的导线载面积。
    ● 三进（380V输入）/三出（380V输出）机型：一般说来，要求用户将UPS输出端的负载不平衡度控制在不超过30%～40%范围内。

    (4)容错冗余供电
对供电质量要求很高的计算中心、网管中心（例如：银行、证券、航宇航中心等），为确保对负载供电的万无一失，常需要采用如下几种具有“容错”功能的冗余供电系统。
    ● 主机～从机型“热备份”冗余供电系统：其结构形式是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端，万一主机UPS出故障时，改由从机UPS带载。
    ● “1+1”型直接并机冗余供电系统：它是通过将两台具有相同功率UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担1/2负载电流，万一其中一台UPS出故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。这种并机系统的平均故障工作时间MTBF是单机UPS的7～8倍，从而大大提高系统的可靠性。
    ● 多机直接并机冗余供电系统：某些UPS，可以将多台UPS以“N+1”冗余方式直接并机工作。请注意：随着多台并机系统中的N数量增大，并机系统的MTBF值会逐渐下降。因此，在条件允许时，应尽可能减少多机并机系统中UPS单机的数量。

    (5)应将UPS用蓄电池组置于20℃～25℃的环境下运行
不管UPS的充电器是否具有充电温度补偿功能，都必须将UPS用的蓄电池置于20℃～25℃范围内。过低的环境温度会造成蓄电池的放电容量下降，超过25℃时，会造成蓄电池的使用寿命缩短。

    (6)UPS供电系统中的中线截面积应用加粗
鉴于计算机和通讯设备等非线性负载均属于“整流滤波型”负载，从而造成流过供电系统中的中线电流急剧增大，为防止因中线过流或中线电压过高而造成不必要的烦，应将中线的截面积加粗为相线的1.5～2倍。

    (7)宜选用具有双原边绕组（交流旁路和逆变器）输出隔离变压器的UPS机型

大量运行实践证明，如果出现在UPS输出端的中线对地线的“干扰”电位过高，会导致计算机网络的数据通讯的误码率增高。

UPS知识：

．为甚麽要用UPS？

通常大家认为我们所使用的市电，除了偶尔发生的断电事故，是连续且恒定的，这个认识是不正确的。因为市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各种各样的负载，其中一些有较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来影响电网本身，恶化电网或局部电网的供电品质，造成市电电压波型畸变或频率漂移。外加意外的自然和人为因素，如地震、电击、杂讯干扰、输变电系统、断路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。根据富山电机有限公司技术专家多年来对中国大陆用电环境的测试，发现电网中经常发生并且对电脑精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种：

1. 市电中断：
   指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况，原因大概是：线路上的断路器跳闸、市电供应中断、线路中断等。

2. 电涌：
     指输出电压有效值高於额定值110%，而且持续时间达到一 个或数个周期，电涌主要是由於在电网上连接大型设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。

3. 高压尖脉冲：
   指峰值达6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期 (10ms)的电压，其主要由於雷击、电弧放电、静态放电或大型设备的开关操作而产生。

4. 电线噪音：
   指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)以及其他各种高频干扰，如马达的运行、断电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波幅射以及电气风暴等，都会引起电线噪声干。

5. 电压下陷：
   指市电电压有效值介於额定值的80%至85%之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期，原因有：大型设备开机、大型电动机启动或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。

6. 暂态过电压：
   指峰值电压高过20000v，但持续时间介於百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压，其主要由於雷击、电弧放电、静态放电或大型设备的开关操作等。

7. 频率偏移：
   指市电频率的变化超过3HZ以上，原因为：应急发电机不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。 

8. 持续低电压：
   指市电电压有效值低於额定值，并且持续较长时间，其产生原因包括：大型设备启动和应付、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载等。 

电脑已成为如今资讯社会不可缺少的一部分，对於电脑来说，显示器及主机工作都需要正常的电力供应，尤其是内存，对电源的要求更高。它是一种依赖电能的存储设备，需不断的刷新动作来保持存储内容。一旦断电，所保存的内容立即消失，如果非正常断电导致内存中资讯来不及保存到硬盘等存储设备上，就会造成资讯因完全丢失或变得不完整而失去价值，浪费大量的时间与精力，特别是一些较重要数据的丢失，会给企业造成巨大的经济损失，更值一提的是像UNIX这样的操作系统，如果不正常关机，内存中的系统资讯来不及回写到硬盘还可能造成系统崩溃，无法再次启动，此外电脑中的硬盘，虽然应用的磁存储介质，不会因断电而损失资讯，但突然的断电故障会使正在进行读写工作的硬盘物理磁头损坏，或者系统文件在维护文件系统时，造成文件分配表错误，从而造成整个硬盘报废，另外，现原操作系统大都能设置虚拟内存，由於突然的断电，使系统来不及取消虚拟内存，从而造成硬盘中"资讯碎片" ，不仅浪费了硬盘存储空间，还会导致机器运行缓慢，电脑电源是一种整流电源，过高的电压可能会造成整流器进入主机板，影响机器的正常工作，甚至烧毁主机线路，总之，电源问题是计算机工作的重大威胁，但是随着计算机应用的日益重要和广泛，安全可靠的电源已是网路设计和管理人员不得不认真面对的重要问题。 

．目前中国大陆的用电环境分析

目前，中国大陆仅有少数地区刚刚解决了电力紧张的问题，大部分的地区和大城市还面临着电力供应紧张的迫切问题，供电品质更是不能得到保证。即使在西方一些发达国家，电网的质量也远非可靠。由於电网本身的质量有问题与各种偶然因素的作用，如电涌、电磁噪声、持续电压偏高、持续低压、雷击、长时间的下陷、电源频率的漂移不稳，电源输入波形畸变以及各种尖峰干扰和噪音等，甚至有时候会发生短时间停电，这些对高精度的敏感仪器和不能中断的设备来说是非常严重的。例如：计算机在工作时停电或者是有一个比较大的电压低落，就可能造成内存上的资讯被冲掉及硬盘数据丢失的後果，在医院里，电子医疗如果因为停电而停止工作，对病人的影响是致命的，如果，在金融系统瞬间断电，使大量数据丢失，其经济损失令人无法想像的，事实上，在造成数据丢失的各种因素中，电源故障以45.3%的机率居首位，其他几种主要的因素分别是：暴风雨9.4%、火灾9.4%、硬软件故障8.2%、洪水6.7%、地震5.5%，所以选择优质可靠的UPS至关重要。

．如何正确使用UPS？

1正常开机顺序 
   先接好市电，提供UPS市电，这时UPS处于旁路工作状态, 再逐个打开负载，先开冲击电流较大的负载，再开冲击电流 小的负载，然後UPS面板开机使其处於逆变工作状态，开起 负载时，避免负载同时开启。 

2关机顺序 
   先逐个关闭负载，再将UPS面板关机，使UPS处于旁路工作 状态。

3使用後备式UPS应注意的问题 
   用户往往使用UPS很容易带载过大，虽然在市电状态下，UPS会继续工作，但如果遇到市电不正常的情况，就会转到 逆变工作状态，UPS就会因过载保护而关机，这样会造成UPS损坏。因为後备式UPS一般在市电状态下没有负载检测 功能，只靠输入保险丝起保护作用。

4如果您所处的电力环境良好，建议定期对UPS进行充放电(一月一次)，电力环境较差的地区，可二月充放电一次。这样 过可有效延长您的UPS的寿命。

UPS系统的测试：

测试UPS的目的，主要是鉴定UPS的实际技术指标能否满足使用要求。UPS的测试一般包括稳态测试和动态测试两类。稳态测试是在空载、50%额定负载以及100%额定负载条件下，测试输入、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形、失真度及输出电压的频率等。动态测试一般是在负载突变（一般选择负载由0-100%和由100%-0）时，测试UPS输出电压波形的变化，以检验UPS的动态特性和能量反馈通路。

 稳态测试

   所谓稳态测试是指设备进入“系统正常”状态时的测试，一般可测波形、频率和电压。

1. 波形
   一般是在空载和满载状态时，观测波形是否正常，用失真度测量仪，测量输出电压波形的失真度。在正常工作条件下，接电阻负载，用失真度测量仪测量输出电压总谐波相对含量，应符合产品规定的要求，一般小于5%。

2. 频率
   一般可用示波器观测输出电压的频率和用“电源扰动分析仪”进行测量。目前UPS的输出电压频率一般都能满足要求。但当UPS的频率电路，本机振荡器不够精确时，也有可能在市电频率不稳定时，UPS输出电压的频率也跟着变化。UPS输出频率的精度一般在与市电同步时，能达到正负0.2%。

3. 输出电压
   UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试判断:
A、当输入电压为额定电压的90%，而输出负载为100%或输入电压为额定电压的110%，输出负载为0时，其输出电压应保持在额定值的正负3%的范围内。
B、当输入电压为额定电压90%或110%时，输出电压一相为空载，另外两相为为100%负载时，其输出电压应保持在额定值正负3%的范围内，其相位差应保持在4度范围内。
C、当UPS逆变器的输入直流电压变化正负15%，输出负载为0-100%变化时，其输出电压值应保持在额定电压值正负3%范围内。这一指标表面上与前面所述指标重复，但实际上它比前面的指标要求更高。这是因为控制系统的输入信号在大范围内变化时，表现出明显的非线性特性，要使输出电压不超出允许范围，对电路要求就更高了。

4. 效率
   UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。UPS的效率主要决定于逆变器的设计。大多数UPS只有在50%-100%负载时才有比较高的效率，当低于50%负载是，其效率就急剧下降厂家提供的效率指标也多是在额定直流电压，额定负载条件下的效率。用户选型时最好选择效率与输出功率的关系曲线和直流电压变化正负15%时的效率。

    动态测试 

 1、突加或突减负载测试 

先用“电源扰动分析仪”测量空载、稳态时的相电压与频率，然后突加负载由0至100%或突减负载由100%至0，若UPS输出瞬变电压在-8%至10%之间，且在20ms内恢复到稳态，则此UPS该项指标合格；若UPS输出瞬变电压超出此范围时，就会产生较大的浪涌电流，无论对负载还是对UPS本身都是极为不利的，则该种UPS就不宜选用。

2、转换特性测试 

此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性。测试时需有存储示波器和能模拟市电变化的调压器。

其他常规测试

过载测试
    过载测试是用户极为关心，也是衡量UPS电源的一项重要指标。过载测试主要是检验UPS整机的过载能力，保证即使运行中出现过负荷现象时，UPS也能维持一定时间而不损坏设备。过载设备必须按设备指标测试，并且要在25oC以内的室温下进行。
输入电压过压、欠压保护测试
    按设备指标输入电压允许变化范围进行测试，一般UPS允许输入电压变化10%，当输入电压超过此范围时应报警，并转换到蓄电池供电，整流器自动关闭，当输入电压恢复到额定允许范围内时，设备应自动恢复运行，即蓄电池自动解除，转为由市电运行。在蓄电池自动投入和解除的过程中，UPS输出电源波形应无变化。
放电测试：
    放电测试主要是检验蓄电池的性能。放电试验时，一是要记录放电时间；二是要观测放电时的输出电压波形及放电保护值；三是要检查是否有“落后”电池，放电试验前必须对蓄电池作连续24h的不间断充电。

UPS应用技巧 ：

    目前我国引进的UPS品种不少，不同的产品来源于不同的国家和厂家。这些UPS的工作原理、具体线路设计都不尽相同。特别是有的厂家为了商业上的需要，常常将有关集成电路型号的标志抹掉。所有这些因素都给使用和维护UPS带来一定的困难。尽管如此，对于一些常用的UPS使用规则仍可找到一些共性。下面对正确使用和维护UPS提出若干线索，供大家参考。

    (1)在后备式UPS设计中，为降低生产成本，它在市电供电和蓄电池供电时都使用同一主电源变压器。这种类型的UPS处于蓄电池供电时，它的交流输出火线和零线的位置是固定不变的，用户无法改变其相互／顷序。又由于这种UPS的市电输入端的零线就是UPS控制线路的地线，所以用户在使用这种UPS时，务必遵守厂家产品说明书上的有关规定。 

    (2)所有UPS中的蓄电池实际可供使用的容量与蓄电池的放电电流大小、蓄电池的环境工作温度、贮存时间的长短及负载性质(电阻性、电感性、电容性)密切相关。如果不能正确地使用UPS，往往会造成蓄电池实际可供使用的容量仅为蓄电池标称容量的很小一部分，为此用户在使用蓄电池时需注意以下各点：

    ①蓄电池的过度放电和蓄电池长时间的开路闲置不用，都会使蓄电池的内部产生大量的硫酸铅，并被吸附到蓄电池的阴极上，形成所谓的阴极“硫酸盐化”，其结果是造成电池内阻增大，蓄电池的可充放电性能变坏。目前常用的M型密封式铅酸蓄电池的使用寿命大约为3-5年。 

    ②对于目前的大多数UPS来说，当蓄电池每次放电完后，可利用UPS内部的电池充电回路对蓄电池进行浮充。为保证蓄电池被重新置于饱和充电状态，一般需要充电时间为10～12小时。充电时间不够会使蓄电池处于充电不充分状态。这时蓄电池的实际可供使用的容量远远低于蓄电池的标称容量。对于有的UPS而言，当市电电压低于200V时，就不可能利用UPS内部的充电回路对蓄电池进行饱和充电丁。 

    ③有的用户采用降低UPS实际负载功率或增大蓄电池容量的办法来延长蓄电池的放电时间。

    ④当UPS的蓄电池在使用中遇到下述情况之一时，要想复活蓄电池的可充放电特性，应采用均衡充电的办法来解决。所谓均衡充电是把每个蓄电池单元并联起来，用统一的充电电压进行充电的操作办法。需要对蓄电池进行均衡充电的情况有：·过量放电使得蓄电池的端电压低于蓄电池所允许的放电终了电压。对于12V的M型铅酸蓄电池而言，其放电终了电压为10.5V左右； ·蓄电池组中，各电池单元之间的端电压差别超过1V左右； ·长期静置不用的电池(包括新购买的蓄电池)； ·重新更换了电解液的蓄电池。 对于NP6-12型密封式铅酸电池，它的均衡充电电压等于14V左右，最大允许的均衡充电电流小于1.5A；对于LCLl2V24P型密封式铅酸电池，其均衡充电电压等于14V左右，最大允许的均衡充电电流小于8A。目前市售的功率为2kW以下的UPS中， 蓄电池组的浮充电流大多数控制在1A之内。 ⑤为保证蓄电池具有良好的充放电特性，对于长期闲置不用的UPS(经验数据是UPS停机10天以上)，在重新开机使用之前，最好先不要加负载，让UPS利用机内的充电回路对蓄电池浮充10～12小时以后再用。对于后备式UPS的用户来说，若UPS长期工作在后备式工作状态时，建议每隔一个月，让UPS处于逆变器工作状态至少2-3分钟，以便激活电池。 

   (3)对于绝大多数UPS来说，当它们处于逆变器供电状态时，一般要求它的负载特性为纯电阻或电容性的。当负载为电容性时，其功率因数要求大于0.8左右。因此，对于那些带电感性负载的用户来说，应注意调整其总的负载电抗，尽可能地满足功率因数大于0.9的条件。否则，UPS实际可承担的负载功率将有所下降。厂家建议：UPS的最大启动负载最好控制在UPS额定输出功率的80%以内。对于正弦波输出的UPS而言，当其负载小于UPS额定输出功率的30%时，它的输出电压波形失真系数会稍有增大。实践证明：对于绝大多数UPS而言，将其负载控制在UPS额定输出功率的30%～60%范围以内是最佳工作方式。因此，那些对交流输入波形有所要求的用户应该注意这点。 

   (4)对于后备式UPS来说，当它处于由市电供电的后备工作状态时，虽然它具有抗干扰自动稳压功能，但它不具备输出短路自动保护功能(一般用交流输入保险丝来实现限流)。因此，对这种类型UPS用户来说，不得随意加大交流输入回路中保险丝的容量。只有当这种电源处于逆变器供电状态时，它才同时具有自动稳压和输出短路自动保护功能。 

   (5)对于后备式方波输出的UPS来说，由于在它的控制线路中没有精确调整其方波工作频率的技术手段，因此，当这种电源处于逆变器供电状态时，有时它的方波工作频率很可能会明显偏离50Hz。此外，对于方波输出的UPS而言，当它处于逆变器供电时，不宜长期空载运行。 

   (6)对于后备式UPS来说，一般都为用户设置如下电位器来调整工作点： ·调整UPS市电供电—逆变器供电工作转换电压的大小； ·调整UPS逆变器输出交流电压的大小； ·调整电池充电回路的充电电压的大小。 对在线式UPS来说，一般只为用户提供一个调整UPS交流输出电压大小的电位器。具体应该调整哪个电位器，请参考有关的产品说明书。一般情况下，用户不要轻易地去调整机内的其他电位器，弄不好会造成UPS控制线路失调，机器无法正常工作。 

   (7)目前市售的绝大多数UPS都具有抗干扰自动稳压功能。所以，在一般情况下，没有必要再外加抗干扰型交流稳压器。如果用户一定要用交流稳压器的话，可以将交流稳压器用作UPS的输入级。 

   (8)选购长延时UPS时，为保证蓄电池能得到高效的利用，提高其有效可供使用的容量及延长蓄电池的使用寿命，应选用具有改进型的恒流充电特性的充电器。如果使用一般的截止型恒压充电器必将导致蓄电池性能的迅速恶化。对长延时UPS而言，蓄电池组的成本往往超过UPS主机的成本，所以用户应该注意到这一点。 

   (9)若用户在市电停电期间，使用小型柴油发电机供电时，由于柴油发电机的内阻比市电电网的内阻大得多，因此，有可能导致后备式UPS在市电供电与柴油机供电时，UPS的交流稳压线路的输出电压值有较大的差异。在遇到这种情况时，用户应重新调整UPS的交流稳压工作点。 

   (10)对于方波输出的后备式UPS来说，其市电供电㈡逆变器供电的转换时间大约在4～9ms。这种不能百分之百地保证对负载可靠供电的情况，对于这种电源来说，若偶然出现一次故障使计算机的工作程序中断或破坏，即计算机产生“自检”操作并不意味着出故障。因此，方波输出的UPS不宜用于计算机网络的供电系统中。 

   (11)在长延时UPS中若选用方波输出UPS作主机会带来计算机硬件故障率增大的毛病。原则上讲，在长延时UPS系统中应选用正弦波输出的UPS作主机。 

   (12)对以双向可控硅作静态开关的后备式UPS(如Datapasse UPS)，其市电供电㈡逆变器供电的转换时间很短，仅为微秒数量级。 

UPS维护技巧从入门到精通 ：

随着电脑的日益普及，电脑的保护神UPS也得到了广泛的应用。UPS是使用简单但自身又比较娇气的设备，科学的使用和维护将会延长UPS的寿命！下面是我的一些经验，供你参考。　　

   1、尽量不接电感性负载。因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3～4倍，这样就会引起UPS的瞬时超载，影响UPS的寿命。电感性负载包括夏天常用的电风扇、冰箱等。 

2、不宜满载或过度轻载。不要按照UPS的额定功率去使用它，不要认为空着的接口不应该闲着而连接其他电器，长期满载状态将直接影响UPS寿命。一般情况下，在线式UPS的负载量应该控制在70%～80%，而后备式的UPS的负载量应该控制在60%～70%。注意，过度轻载也不好，虽然不如过载那么严重。

3、保护好蓄电池。UPS的一个非常重要的组成部分就是蓄电池。目前，多数中小型的UPS都采用无需维护的密封式铅酸蓄电池。虽然表面上它不需要维护，但照顾不周，同样会出毛病，何况这种电池还挺贵。来自UPS维修部门的数据表明：约30%的UPS损坏实际上只是电池坏了。所以，维护UPS的关键是维护蓄电池。相比较而言，蓄电池是比较娇贵的，要求在0～30℃环境中工作，25℃时效率最高。因此，在冬、夏季一定要注意UPS的工作环境。温度高了会缩短电池寿命，温度低了，将达不到标称的延时。　　

     4、定期维护。通常，半年应该给UPS测量一下电池的端电压。如果电压超过1V就应该使用均衡的恒压限流(0.5A)充电，若不奏效，只能换新电池。如果当地长期不停电，必须定期(三个月)人为中断供电，使UPS带负载放电。因为长期没断过电，所以你一直以为它是在正常工作的，而实际上一旦断电，它只能提供很短的延时甚至根本没有延时，原因就是蓄电池长期处于浮充的充电状态。

     5、注意防雷击。雷击是所有电器的天敌，一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。另外，还应把UPS放在通风散热良好的地方。 

[原创]选购UPS的第五项决策要素 ：

UPS产品的性能、价格、服务和公司实力是用户选购UPS的四项基本决策要素。每项决策要素的具体内容如下表所列。

表1：用户选购UPS的四项基本决策要素

决策要素

具体内容

1．性能

UPS技术指标、测试与检验报告、产品认证、技术先进性与完善性、产品可靠性和稳定性、环境适应能力、监控与管理能力、电池配置与管理

2．价格

UPS主机与电池价格、工程价格、续保价格、零备件价格

3．服务

UPS服务人员与装备、保修期、保内与保外服务内容、响应时间与修复时间、培训

4．公司实力

公司规模、相关资质、分支机构数量、UPS研发实力、UPS年生产能力、UPS年销售额与市场占有率

尤其令人感兴趣是，有经验的决策者与技术专家除了慎重比较UPS产品的以上四个决策要素之外，也会特别关注UPS的关键工艺，通常以实地考察、产品观摩、技术交流等方式全面把握同类UPS在关键工艺方面的优劣对比。目前，UPS的关键工艺正在成为用户选购UPS的第五项决策要素。

卫星地球站UPS电源的使用与维护 ：

    广播电视卫星地球站是广播电视信号传输的重要部门，保证任何情况下的正常供电，是安全播出的重要环节。为此各卫星地球站内配备了UPS供电系统。UPS电源是卫星地球站保障供电稳定和连续性的重要设备，因其主要机智能化程度高，储能器材采用免维护蓄电池，使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修。其实维护的好坏，对电源的寿命和故障率有很大影响，下面根据我们使用中的具体情况和维护经验介绍UPS电源的使用注意事项和日常维护要求。 

虽说各站配置的设备型号及系统容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式，这时因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换，自身供电时间的长短可选，并具有稳压、稳频、净化的特点。当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能，当需要检修时可采用手动旁路，使检修、供电互不影响。在功率选择上，卫星地球站都选用了中功率系统。

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。开关K1、K5是系统工作开关，K4是主机自检故障后的自动旁路开关，K3则是检修旁路开关。

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，并与负功属那种性质有关，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，这个时间因各站情况不同而不同，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。我站因发电机从开始超动到可以接入需要30分钟。另外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，我站的后备时间当储能电池满容量时为2小时，半容量为1小时。

使用注意事项

UPS电源系统因其智能化程度高，储能电池采用了免维护蓄电池，这虽给使用带来了许多便利，但在使用过程中还应在多方面引起注意，才能保证使用安全。

（1）UPS电源主机对环境温度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室内清洁，少尘，否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。储能蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25℃，平时不能超过+15℃～+30℃。温度太低，会使储电池容量下降，温度每下降1℃，其容量下降1％。其放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低。如果在高温下长期使用，温度每高10℃，电池寿命约降低一半。

（2）主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数，会直接影响其使用寿命，但随着环境温度的改变，对浮充电压要做相应调整。通常以25℃为标准，环境温度每升高或降低1℃时，浮充电压应增加18mV（相对于12V蓄电池）。

（3）在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关断各负载，等UPS电源系统起动后再开启负载。因负载瞬间供电时会有冲击电池，多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载，严重时将损坏变换器。

（4）UPS电源系统按使用要求功率余量不大，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载，即使是在基本满载状态下工作，都会造成主机出故障，严重时将损坏变换器。

（5）自备发电机的输出电压，波形、频率、幅度应满UPS电源对输入电压的要求，另久发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率，否则任一条件不满，将会造成UPS电源工作异常或损坏。

（6）由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。

（7）不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大。

（8）在任何情况下，都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中，通常放电达到容量的30％～50％就可以了。

（9）对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温升越高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。

2．日常维护与检修

（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。

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

5）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。

（6）再好的设备也有寿命，也会出现各类故障，但维护工作做的好可以延长寿命，减少故障的发生，这和人的寿命长短、生老病死是一样的道理。不要因为高智能、免维护而忽略了本应进行的维护工作，预防在任何时候都是安全运行的重要保障。

在线式UPS的控制和保护技术 ：

在线式UPS的控制和保护功能基本上是由CPU的内部程序控制完成的,由于程序的不可见性,UPS的许多控制和保护原理大家很难理解。下面，我根据多年的UPS研发经验，跟大家谈一下在线式UPS的制和保护技术。
----一、基本概念
----1、市电正常：市电正常是指市电电压和市电频率都正常。
----2、市电电压正常：市电电压在160～280V之间，视为市电电压输入正常。
----3、市电频率正常：市电频率在47～53HZ之间，且频率变化率小于1HZ/秒，视为市电频率正常。
----4、市电逆变状态：市电输入正常，UPS工作在AC→DC→AC时的状态。
----5、电池逆变状态：市电输入异常，UPS工作在BATTERY→AC时的状态。
----6、CPU交流电压取样信号：交流电压经分压、隔直、全波整流、限幅后，供给CPU进行A/D转换的信号。UPS上有市电电压取样信号和逆变电压取样信号两部分电路。
----7、零点发生器：交流正弦波经过由运算放大器组成的交流差动放大器，变成方波信号，再经滤除高频谐波和限幅后，送给CPU。CPU通过对方波下降沿（对应正弦波的过零点）的侦测，计算出正弦波的频率和相位。UPS有市电零点发生器和逆变零点发生器两部分电路。
----8、BUS电压：BUS电压是指供给逆变器的直流电压，UPS有正、负两路BUS电压，其正常值为400V。
----二、控制技术
----1、缓开机
    当UPS开机或系统重置（包括过载解除、自动重启等）时，CPU控制UPS缓慢提升逆变电压，每32ms提升逆变电压3V，直至220V停止。
----2、电压追逐
    在缓开机结束后，逆变电压尚未切到对外输出前，为防止市电灌入UPS，市电正常时，CPU控制逆变电压追逐市电输入电压，逆变电压依市电电压高低每隔128ms加减3V。如果市电电压高于280V，则只追到280V；如果市电电压低于160V，则只追到160V。
----3、市电电压的侦测与控制
    CPU每16ms读取一次市电电压值，当市电的电压读值连续低于160V或高于280V五次时，视为市电电压输入异常；只有当市电的电压读值连续五次回复到170～270V之间时，才认为市电输入转为正常。市电输入正常时，UPS工作在市电逆变状态；当市电电压低于160V或高于280V时，UPS立即转入电池逆变状态；为防止市电来回切换，只有当市电回复到170～270V时UPS才转入市电逆变状态。
----4、市电频率的侦测与控制
    侦测市电频率的目的是作为逆变锁相的依据，通过调整逆变的过零点调整逆变相位，使在市电状态下的逆变输出与市电输入基本同频率、同相位。市电开机时，UPS侦测输入市电的频率作为逆变输出的频率；电池状态下开机时，逆变输出的频率以上次输出的频率来设定。当市电正常时，执行锁相，逆变频率先追市电频率，频率相同后再追相位，通过变动逆变频率完成逆变和市电同相位。锁相后，逆变和市电的相位差小于3度，频率误差小于0.01HZ。当市电频率超出47～53HZ范围时，UPS不执行锁相，立即转入电池逆变状态，只有当市电频率回复到48～52HZ时，UPS再执行锁相，并转入市电逆变状态。
----5、三角波发生器
    CPU送出的38.4KHZ方波,经由运算放大器组成的二分频电路后,变成19.2KHZ的方波,再经积分器积分成三角波。
----6、标准正弦波发生器
    CPU送出以128点平均分割的模仿正弦波，经过二阶低通滤波器滤波后，生成标准正弦波。
----7、PWM信号
    标准正弦波与逆变输出电压的正弦波反馈信号做比较，结果被三角波切割，生成PWM信号。
----8、逆变电压调整
    CPU每16ms读取一次逆变电压值，并与设定的电压值做比较，当差值高于10V时，CPU立即调整标准正弦波，从而调整PWM信号，使输出电压相应加减5V，以缩小差值；当差值低于10V时，CPU累积差值，当累积值达到30V时，CPU调整标准正弦波，使输出电压相应加减2V。
----9、CPU的A/D读取
    CPU每半周期读一次电池电压、正负BUS电压和机内温度，每隔八个标准正弦波点读一次市电电压、逆变电压和逆变电流（在每个周期开始，CPU变更读点的初始位置，使每隔八个标准正弦波点读一次的共128点的A/D读取达到扫描效果，读取值存入RAM内）。
----10、CPU的计算
    CPU每隔2个周期计算一次市电电压的均方根值（RMS），每隔1个周期计算一次逆变电压的均方根值，每隔32个周期计算一次逆变电流的均方根值，每隔32个周期计算一次输出功率的均方根值。
----11、瞬间断电侦测
    CPU每4ms计算一次最近一周期所读取的市电A/D值，如果小于140V，则视为断电，UPS立即转入电池逆变状态。
----三、保护技术
----1、逆变输出短路和过电压保护
    当逆变输出电压的正弦波反馈信号连续64ms无过零信号时，视为逆变输出短路，UPS关闭输出并报警；当逆变输出电压值连续80ms低于160V或高于280V时，视为逆变输出过电压，UPS立即转到旁路并报警。
----2、输出限流保护
    保护电路侦测逆变输出的电流值，当其超过额定值的3.6倍时，限流保护电路立即关闭PWM，只有在输出电流值小于额定值的3.6倍后，PWM才重新工作。
----3、BUS过电压保护
    当BUS电压的绝对值连续64ms超过440V时，UPS实施BUS过电压保护，转入旁路并报警。
----4、电池过压和欠压保护
----当每个电池电压高于15V时，视为电池过压，UPS自动转入电池逆变状态，在电池电压下降到每个13.5V后，UPS重新回到原工作状态。市电异常，UPS转入电池逆变状态，电池开始放电，CPU控制蜂鸣器4秒鸣叫一次；当每个电池电压下降到11V时，CPU控制蜂鸣器每秒鸣叫一次；当每个电池电压下降到10V时，UPS自动关机。市电恢复正常时，UPS会自动重启。
----5、负载保护
----如果UPS在从旁路转入逆变输出前，侦测到负载超过110%，UPS不能转入逆变输出，CPU控制蜂鸣器每0.5秒鸣叫一次；如果开机后负载加至110%~130%，CPU控制蜂鸣器每0.5秒鸣叫一次，UPS在10秒后转入旁路；如果开机后负载加至130%以上，UPS会立即转入旁路。
----虽然UPS种类繁多，但是其控制和保护技术的基本原理是大致相同，愿大家能够研发出更先进的UPS。

不间断电源的选择及负载功率的匹配

   

至于选配什么品牌的UPS电源这要根据据客户的具体情况来确定，但有一点必须明白，就是所有欲选配UPS电源的功率（单位统一）必须略大于负载的实际功率，才能使UPS电源可靠地工作。另外，功率是电能的单位。一般用瓦特（W）来表示，而国际上用电流安（A）和电压伏（V）的乘积来表示（VA为视在功率）视在功率伏安（VA）与有用功率瓦特（W）的换算方法为：视在功率伏安（VA）数乘以0.7～0.8即为有用功率瓦特（W）

表达式VA*0.7(或0.8)=W 

例如 一台1000伏安（VA）的在线式UPS电源实际输出功率为1000VA*0.7=700W通过上面问题的讨论分析可知，欲使购选UPS电源能够安全正常地工作；就必须使负载功率的总和不大于UPS电源额定功率（统一单位），其次UPS电源对纯感性、纯容性负载来说呈现的效能很小（30%）即1000W UPS电源只能负担300W的纯感性负载，或纯容性负载。故纯感性负载（如电风扇等），纯容性负载不能做UPS电源的负载。还有因为打印机的启动功率大于额定功率的5倍，故打印机也不是UPS的理想负载（一般将其接入市电）。

UPS不间断电源：

计算机机房负载分为主设备负载和辅助设备负载。主设备负载指计算机及网络系统、计算机外部设备及机房监控系统，这部分供配电系统称为"设备供配电系统"，其供电质量要求非常高，应采用UPS不间断电源供电来保证供电的稳定性和可靠性。在要求较高的机房项目中，UPS不间断电源可采用直接并机技术或辅助设备负载指空调设备、动力设备、照明设备、测试设备等，其供配电系统称为N+1冗余并机技术。"辅助供配电系统"，其供电由市电直接供电。
    机房内的电气施工应选择优质电缆、线槽和插座。插座应分为市电、UPS及主要设备专用的防水插座，并注明易区别的标志。照明应选择机房专用的无眩光高级灯具。

设计说明中用资料：

1、UPS供电系统设备配置及运行方式：为了满足通信设备交流负荷用电的需要，本工程选用双机并联冗余的交流不停电电源（UPS）系统供电，该系统由两台UPS单机，两组蓄电池及UPS输出屏组成。市电正常时，两台UPS中的整流器先将交流电整流为直流向UPS中逆变器供电，同时对蓄电池组浮充充电，两台UPS中的逆变器再将直流转变为交流电向交流不停电负荷供电；当市电（故障）停电而油机尚未启动供电时，此时蓄电池组向逆变器放电，保证交流输出不间断；当交流电恢复供电时，UPS则恢复工作，两台UPS并联运行，均分负载；当一台UPS故障时，另一台UPS自动承担全部负载；当两台UPS均故障时，交流电自动通过静态开关转向旁路，对负荷不间断供电；UPS故障修复后，静态开关又将负荷自动转向UPS不间断供电。

该文章在 2011/1/8 11:36:46 编辑过