一、UPS電源的分類(lèi)與特點(diǎn)

不間斷電源UPS（UninterruptiblePowerSystem），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。

UPS電源種類(lèi)很多，一般為靜態(tài)變換式，分為后備式、在線(xiàn)式、在線(xiàn)互動(dòng)式三大類(lèi)，最常用的是在線(xiàn)式UPS。在線(xiàn)式UPS電源有市電輸入時(shí)以“交流電一整流一逆變器”方式向負(fù)載供電，同時(shí)向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí)，即以“蓄電池逆變器”逆變轉(zhuǎn)換的方極方式向負(fù)載提供220V交流電源。其特點(diǎn)是真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無(wú)干擾穩(wěn)壓供電，由市電供電到蓄電池供電零時(shí)間切換，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效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間、輸出電壓、頻率范圍等都是表征UPS性能的重要參數(shù)?？偟膩?lái)說(shuō)，在線(xiàn)式UPS幾乎可以解決所有的常見(jiàn)電力問(wèn)題。

二、UPS電源使用的必要性

公共電網(wǎng)中一些較大的感性、容性、開(kāi)關(guān)電源等負(fù)載會(huì)造成電網(wǎng)電壓波形畸變或頻率漂移，惡化電網(wǎng)的供電品質(zhì)，意外的自然和人為事故，如地震、雷擊、輸變電系統(tǒng)斷路或短路，也會(huì)影響負(fù)載的正常工作。據(jù)測(cè)試，電網(wǎng)中經(jīng)常發(fā)生并且對(duì)電腦和精密儀器產(chǎn)生干擾或破壞的問(wèn)題主要有電涌、高壓尖脈沖、暫態(tài)過(guò)電壓、電壓下陷、電線(xiàn)噪聲、頻率偏移、斷電等等。

計(jì)算機(jī)對(duì)電源的要求較高，尤其是內(nèi)存，如果非正常斷電，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，會(huì)造成信息丟失或變得不完整而失去價(jià)值，浪費(fèi)大量的工作精力和時(shí)間，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，像UNIX這樣的操作系統(tǒng)，如內(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。電腦中硬盤(pán)雖是磁存儲(chǔ)介質(zhì)，不因斷電而損失信息，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，而造成整個(gè)硬盤(pán)數(shù)據(jù)丟失?，F(xiàn)存的操作系統(tǒng)大都設(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。電壓尖脈沖和管態(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(xiàn)路。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，安全可靠的電源已是計(jì)算機(jī)管理人員必須認(rèn)真面對(duì)的重要問(wèn)題。

三、UPS的選擇

不是所有的電器設(shè)備都需要使用UPS，在選擇UPS時(shí)，主要應(yīng)考慮負(fù)載大小、負(fù)載的特性及重要程度以及放電時(shí)間。

（一）負(fù)載的特性。電腦及其外圍設(shè)備多為帶容性的整流性負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)都有沖擊電流，即使是在正常運(yùn)行時(shí)，其電流的峰值也有其有效值的23倍，因此在選用UPS時(shí)應(yīng)考慮到這一特性，給UPS留一定的余量。

（二）負(fù)載大小與UPS容量計(jì)算。電腦設(shè)備負(fù)載功率因數(shù)在0．65――0．7之間，可將各個(gè)負(fù)載的額定功率矢量累加求出總功率，UPS容量按以下公式選擇：UPS容量≥負(fù)載容量／0．8。

即考慮到負(fù)載啟動(dòng)的沖擊電流，負(fù)載容量應(yīng)為UPS額定容量的80％以下。

（三）放電時(shí)間的配置。一般長(zhǎng)效型UPS備用時(shí)間主要受電池成本、安裝空間以及電池回充時(shí)問(wèn)等因素的限制。在電力環(huán)境較差，停電較為頻繁的地區(qū)采用UPS與發(fā)電機(jī)配合供電的方式。停電時(shí)，先由UPS電池供電，如停電時(shí)間較長(zhǎng)，可以啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)對(duì)UPS繼續(xù)供電，當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)再切換到市電供電。

（四）電池供電時(shí)間計(jì)算。電池供電時(shí)間主要受負(fù)載大小、電池容量、環(huán)境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。UPS電池供電時(shí)間，可先計(jì)算出電池放電電流，然后根據(jù)電池放電曲線(xiàn)查出其放電時(shí)間。

電池放電電流可以按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

放電電流＝UPS容量（VA）×功率因數(shù)／電池放電平均電壓×效率；

如要計(jì)算實(shí)際負(fù)載放電時(shí)間，只需將UPS容置換為實(shí)際負(fù)載容量即可。

四、UPS的工作原理

（一）AC－DC變換：將電網(wǎng)來(lái)的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷?，供給逆變電路。AC－DC輸入有軟啟動(dòng)電路，可避免開(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

（二）DC－AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小，具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限流技術(shù)，及快速短路保護(hù)技術(shù)，使逆變器無(wú)論是供電電壓瞬變還是負(fù)載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。

（三）控制驅(qū)動(dòng)：控制驅(qū)動(dòng)是完成整機(jī)功能控制的核心，它除了提供檢測(cè)、保護(hù)、同步以及各種開(kāi)關(guān)和顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)外，還完成SPWM正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性。不間斷電源工作原理框圖下圖所示。

五、UPS的安裝

UPS安裝質(zhì)量好壞直接影響到UPS系統(tǒng)今后的長(zhǎng)期運(yùn)行，因此UPS從規(guī)劃到安裝過(guò)程都應(yīng)該規(guī)范。主要考慮以下幾方面因素：電網(wǎng)情況、負(fù)載容量及特性、使用環(huán)境、接地情況、配線(xiàn)及開(kāi)關(guān)容量等。

（一）電網(wǎng)情況。主要包括電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍、停電頻率等已確定UPS備用時(shí)間的配備。如有必要可以在UPS前級(jí)增設(shè)其他保護(hù)措施。使用UPS電源時(shí)，應(yīng)務(wù)必遵守廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)有關(guān)規(guī)定，保證所接的火線(xiàn)、零線(xiàn)、地線(xiàn)符合要求，不得隨意改變其相互的順序。

（二）使用環(huán)境。UPS電源的使用環(huán)境應(yīng)避免陽(yáng)光直射，并留有足夠的通風(fēng)空間，利于散熱，保證UPS進(jìn)行維護(hù)時(shí)，工程人員有一定的施展空問(wèn)。溫度要求為0℃－40℃，濕度要求為10％－90％，周?chē)h(huán)境要保持清潔，以減少有害灰塵對(duì)UPS內(nèi)部線(xiàn)路的腐蝕，UPS長(zhǎng)延時(shí)配置時(shí)，電池較重，應(yīng)考慮地板單位面積承重問(wèn)題。

（三）接地情況。為了確保電腦系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，防止寄生電容耦合干擾，保護(hù)設(shè)備及人身安全，因此必須要有良好的接地系統(tǒng)，一般接地電阻小于4Ω較為理想。