UPS的基础知识

1、UPS的基本知识、UPS的概况1、UPS的概念Uninteruptible Power System的英文字首简称为UPS即我们所说的不间断电源系统，依照字面上的解释即为电力系统停止供电时， 在极短的时间内取代原有的电力设备， 继续供 电给负载系统使用。其工作原理：首先在正常时利用整流装置将交流输入整流成直流电力，然后一路对蓄电 池充电， 一路籍以将直流电力供给逆变器， 逆变器将直流电力转换成稳定的交流电力输出经 静态开关装置供给负载使用。 当输入电力中断时， 由储存在蓄电池内的直流电力供应逆变器 工作转换成交流电力供负载使用。待市电完成供电准备后，才停止由蓄电池输出转换。、UPS的组成概要依

2、UPS内部构造可分为：电池组、充电器、逆变器及静态开关。1 、电池组UPS 所用的电池种类相当多，其差别在于极板材质、构造及电解液成份的不同，目前广 泛UPS采用的为铅酸免加水电池，其优点在于重量轻、寿命长。电池容量单位为安培/小时(Ah),数值越大则表示电池的容量越大，一般 UPS标准放电时间在满载状态下最长不超过 15分钟，若使用者欲延长放电时间则需另外加长效型充电电路来使用，由于电池为UPS市电中断后的电力来源，故其电池的品质及可靠度是不容忽视的，所以电池的品牌亦是选择 UPS 的指标，最好能尽量选世界知名品牌。2、充电器电池充电器经由变压器与市电隔离， 对电池充电及提供逆变器电力， 此

3、电源需有足够的 容量，但又必需有一定限流装置电路来保护电池的寿命，一般而言，对已耗尽电力的电池进 行充电，将花费其放电时间常数的 810倍才能回充至额定压的80%，故标准型小容量在 线式每放一次电需 8小时以上的充电时间才能恢复电力。3、静态开关以可控硅的高速开关特性来补偿输出继电器触点跳UPS负载静态开关可由两个单向可控硅组成，接时间，使AC与INV转换时，转换时间小于5ms因为继电器的跳接时间不能满足 的要求(电脑允许断电的最短时间小于 6ms)。4、逆变器在 UPS即所谓的逆变器是一种电力转换电路， 它所担任的工作是将直流电源转换成一般的交流电， 领域内利用整流器将交流电力整流成直流电力

4、， 然后再经逆变器转换成交流电力， AC-DC-AC使输出电源更为纯净，其具备如下功能：1)反转：将整流器及电池组所供应的 直流电源换成交流电源，波形失真小于2)稳定：保持交流输出电压再负载能接受之范围内( 2%)，频率漂移则%。3)限制：本身具有过电流感，当超载时用于保护自身和负载。、UPS的作用和特点1、UPS的作用（1） 市电中断的情况下，能利用自身所带的蓄电池通过逆变电路将直流电转换为220V交 流电给计算机及网络系统供电，保证计算机及网络系统能正常运转。（2）对市电有稳压作用，能在电网电压波动时稳定电压。（3）能抑制电网的电力谐波干扰、电压瞬间跌落、高压浪涌、电压波形畸变、电磁干扰

5、等电力污染，为计算机及其它设备提供电压稳定、波形纯正的电力供给，保证计算机及网络 系统的正常工作和数据不受干扰。2、UPS的特点1）高可靠性系统应具有能提供连续提供高质量的 UPS逆变电源的供电能力。这就意味着，在UPS供 电系统的运行中， 既不允许出现任何瞬间供电中断停电事故， 也不允许出现由普通的市电 经交流旁路直接向用户负载供电的情况。为此，要求UPS供电系统应满足如下要求：允许在UPS逆变电源连续供电的条件下，执行不停电的维护和检修操作。万一在用户设备端出现短路故障时，应将故障的影响缩小到尽可能小的范围。2）高抗干扰性UPS 供电系统能使互联网设备获得高 “可利用率”，并可为其创造优良

6、的运行环境。 大量 的运行实践表明：电源干扰问题是造成互联网设备的“可利用率”下降的重要原因之一。在 此需说明的是：电源干扰不仅来源于普通的市电电网， 它还来源于设计不完善的UPS本身及 用户的互联网设备本身。这是因为配置在IDC和MD（机房内的服务器、磁盘阵列机和交换机 等均内置有开关电源，这种整流滤波型非线性负载会向 UPS供电系统反射323次低次谐波 干扰，可能带来降低话音质量的恶果。实践证明，过大和过频地出现电源干扰，轻者会导致 互联网的传输速率下降， 网络服务器的数据丢包率增大等隐性故障，从而导致互联网设备被 迫进入“降额使用”状态，严重时会导致网络瘫痪。由此可见，高速信息网络技术的

7、迅猛发展， 对 UPS 供电系统所能提供的电源质量提出更 为严格的要求。3）具有防雷击、抗高能浪涌的功能雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁 UPS系统和计算机网络的安全。如无相应的保 护措施，将造成UPS系统及计算机网络的硬件和软件的损坏。UPS应具有这方面的保护电路， 其指标应符合国家及国际安规标准。4）过载能力强由于计算机等负载属于整流型负载，在启动时往往有较大的瞬态冲击电流，如果UPS的过载能力弱，有可能造成严重后果导致系统不能正常安全运行。5）智能化监控在UPS和计算机/网络之间建立起双向通信监控管理功能。利用监控软件监控管理UPS的运行、操作。当市电中断或 UPS电池低电位时，监控

8、软件可做到将计算机中的数据自动安 全存盘、系统安全关机然后关闭 UPS避免因电力突然中断而造成操作系统的损坏和数据资 料的损失，以实现数据的完整性保护。四、UPS的分类1、按工作方式分(1)后备式(OFF-LINE或 STAND-BY UPS当市电正常时由市电给负载设备供电， 并给蓄电池浮动充电。 当市电电压波动超过规定 值时时启动逆变电路将电池的直流电转换为稳定的交流电输出，给负载供电。后备式UPS平时由于是由市电直接给负载供电，所以无法消除市电电网上存在的浪涌、尖峰、频率漂移等 电气污染，而且容量比较小。但是它的技术简单，成本较低，价格相对低廉，用于许多对电 压稳定性要求不高的场合。2）在

9、线式（ ON-LINE） UPS在线式UPS直使其逆变器处于工作状态，市电正常时它是首先通过电路将市电交流电转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换为正弦波交流电给负载供电，在供电情况下还能 对输出进行稳压及防止电磁干扰，而且还通过充电电路给蓄电池浮动充电。当停电时，则使 用电池的直流电，所以逆变器不存在切换时间，所以适用于对电源有较高要求的场合。3）在线互动式（ HYBRID） UPS这是一种智能化的UPS除具有在线式UPS的功能外，还可以自动侦测市电的电压，可 以提供高精度的正弦波交流电输出。 在线互动式UPS还具有与计算机进行通讯的功能，有的 还可以连接互联网， 可以通过网络对 UPS 进

10、行管理， 而且可以根据计算机及网络系统的工作 状况自动调整UPS本身的工作状况和输出状况，并且在UPS出现故障时，可以通知计算机系 统，启动冗余的备用电源，所以称之为智能型 UPS 般用于网络系统中的服务器、路由器 和大型骨干网的交换机以及部分工作站等对电源要求较高的场合。 它将大大提高计算机系统 的可靠性。2、按输入输出分1 ）单相输入单相输出（单进单出）应用于 10KVA 以下，后备式、在线交互式、在线式等小容量；2）三相输入单相输出（三进单出）应用于10KVA以上在线式;3）三相输入三相输出（三进三出）应用于20KVA以上在线式大容量。3、按功能分可分为普通UPS工业UPS电力专用UPS

11、通信专用UPS五、UPS电源的工作原理UPS主要分为两大类三种形式：一类是后备式，另一类是在线式，还有一种介于两者之间的 在线互动式。这是在线式 UPS的原理图，主要由整流器、逆变器、静态转换开关和后备电池 组成.输出的交流电源是经过逆变器重新产生,其电压、波形频率由UPS本身控制，具有稳压、 稳频、净化和不间断等功能。输入 虑披充电器转换幵关输出市电正常3?变器市电故障后备式在线式在线互动式工作方式: 正常运行方式不断电系统的供电原理是当市电正常时，机器会将市电的交流电转换为直流电，而后对电 池充电，以备电力中断时使用；这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作，像 是遇到电压过低或过

12、高、瞬间突波等，足以影响设备正常运转的电力品质时，不断电系统均 会动作，提供设备稳定且干净的电力。当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经由充电回路 对电池组充电，另一个则是经整流回路，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力 给负载使用；由此可知，在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应，因此不论市电电力 品质如何，其输出均是稳定而不受任何影响。电池工作方式一旦市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，此时逆变器的输入改由电 池组来供应，逆变器持续提供电力，供给负载继续使用，达到不断电的功能。不断电系统的 电力来源是电池，而电池的容量是有限的，因此不断

13、电系统不会像市电一般无限制的供应， 所以不论多大容量的不断电系统，在其满载的的状态下，其所供电的时间必定有限，若要延 长放电时间，须购买长时间型不断电系统。旁路运行方式当在线式UPS超载、旁路命令（手动或自动）、逆变器过热或机器故障，UPS 般将逆变输出 转为旁路输出，即由市电直接供电。由于旁路时，UPS输出频率相位需与市电频率相位相同， 因而采用锁相同步技术确保 UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式， 解决 了旁路切换时间问题，真正做到了不间断切换，控制电路复杂，一般应用在中大功率UPS上。 如果在过载时，必须人为减少负载，否则旁路短路器会自动切断输出 。旁路维护方式当UPS进行检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电，当维修操作完成后，重新启 动UPS UPS转为正常运行。几种UPS电源的动作方式后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电超出其工作范围或停电时通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是：结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，