一、UPS的定義

　　UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò )系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時(shí)的UPS就是一臺交流市電穩壓器，同時(shí)它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將機內電池的電能，通過(guò)逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過(guò)大和電壓太低都提供保護。UPS電源系統由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器（REC），進(jìn)行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開(kāi)關(guān)整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發(fā)生變化時(shí)（該變化應滿(mǎn)足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來(lái)完成，由于整流器對瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來(lái)說(shuō)就像接了一只電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱(chēng)對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來(lái)完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開(kāi)關(guān)，主機自檢故障后的自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，檢修旁路開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)控制。

二、UPS的分類(lèi)

　　UPS按工作原理分成后備式、在線(xiàn)式與在線(xiàn)互動(dòng)式三大類(lèi)。
　　其中，我們最常用的是后備式UPS，它具備了自動(dòng)穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時(shí)間，但由于結構簡(jiǎn)單而具有價(jià)格便宜，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領(lǐng)域。
后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。后備式正弦波輸出UPS電源：?jiǎn)螜C輸出可做到0.25KW~2KW，當市電在170V~264V間變化時(shí)，向用戶(hù)提供經(jīng)調壓器處理的市電；當市電超出170V~264V范圍時(shí)，才由UPS提供高質(zhì)量的正弦波電源。后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶(hù)提供50Hz方波電源。
　　在線(xiàn)式UPS結構較復雜，但性能完善，能解決所有電源問(wèn)題，如四通PS系列，其顯著(zhù)特點(diǎn)是能夠持續零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題；由于需要較大的投資，通常應用在關(guān)鍵設備與網(wǎng)絡(luò )中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。在線(xiàn)互動(dòng)式UPS，同后備式相比較，在線(xiàn)互動(dòng)式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時(shí)間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò )設備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區。

三、UPS的發(fā)展

1、高效率、高可靠性

　　由于IT 設備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張、低耗節能需求等客觀(guān)因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術(shù)倍受關(guān)注。為提高UPS 運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發(fā)成功并投入實(shí)際應用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等，變流技術(shù)也需要隨著(zhù)電力電子器件而更新。此外，業(yè)界正逐步推廣UPS 內部多模塊冗余并聯(lián)運行、甚至多臺UPS 組成的系統冗余運行技術(shù)，在并聯(lián)運行中，當單一模塊或單機發(fā)生故障時(shí)，其功能則自動(dòng)轉由冗余單元承擔，大大提高了UPS 供電系統的可靠性。

2、大功率化、模塊化

　　由于IT 行業(yè)迅猛發(fā)展，數據中心的數據量也在以爆炸式的速度持續增長(cháng)，隨之而來(lái)功率消耗增大。UPS 一方面朝著(zhù)更大功率的方向發(fā)展，另一方面為應對不間斷電源容量分期擴充的需求，產(chǎn)品模塊化已是不可阻擋的趨勢。更個(gè)性化的用戶(hù)需求、更龐大的數據中心規模及更高的維護成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設備，針對不同行業(yè)領(lǐng)域的全套電源供應與管理解決方案才將倍受市場(chǎng)青睞。
　　行業(yè)內針對模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個(gè)方向：一是單機冗余化，即通過(guò)多模塊冗余并聯(lián)構成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標得到了質(zhì)的飛躍；二是全模塊化結構，即一個(gè)模塊是一臺完整的UPS，通過(guò)冗余并聯(lián)直接構成中等功率UPS，在兼顧可用性指標的同時(shí)還具有良好的性?xún)r(jià)比。

3、高頻化

　　相比傳統的工頻UPS，高頻UPS 采用功率因數校正和高頻軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，省去了工頻電能轉換環(huán)節，因此運行效率更高、對電網(wǎng)的諧波污染及無(wú)功消耗極小，完全能夠滿(mǎn)足國內外相關(guān)電力行業(yè)的標準要求。此外，高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低制造成本、遏制運行噪音、節能環(huán)保等方面效果顯著(zhù)，因此越來(lái)越受到用戶(hù)認可。

4、數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化

　　數字化技術(shù)的優(yōu)勢在當今信息社會(huì )中愈加明顯。在UPS 產(chǎn)品的研發(fā)和制造過(guò)程中采用全數字化技術(shù)可有效縮小產(chǎn)品體積、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品的可靠性及針對用戶(hù)需求的匹配性；而數字化控制技術(shù)則會(huì )在UPS 系統運行過(guò)程中準確及時(shí)地進(jìn)行信號采樣、處理、控制（包括電壓電流環(huán)等）、通信等工作，并將各環(huán)節的控制參數優(yōu)化統一后發(fā)送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統的運行更具效率，實(shí)現更簡(jiǎn)單、更穩定的通信與均流，并獲取優(yōu)良的電磁兼容指標。智能化主要貫穿于UPS 系統的控制、檢測與通信過(guò)程中，完全由計算機管理。計算機及其外設能自主應付一些可預見(jiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行自動(dòng)處理和調整，發(fā)出預警、告警信息等。通信設施所處環(huán)境日趨復雜，增大了維護難度，對電源設備的網(wǎng)絡(luò )化監控管理提出了新的要求。網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)可通過(guò)對UPS 配置與計算機互連的軟硬件接口，實(shí)現計算機網(wǎng)絡(luò )系統及數據資料的雙重保護、網(wǎng)絡(luò )遠程事件記錄和監測控制、故障告警、參數自動(dòng)測試分析等功能，使維護人員更為輕松、安全、高效地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數據查詢(xún)、控制等維護工作。

5、綠色、節能、環(huán)保

　　在世界能源格局變化加劇，國際油價(jià)劇烈震蕩，全球能源供應緊張的形勢下，節能環(huán)保已成為UPS 廠(chǎng)商進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng )新的指導原則。對UPS 而言，輸入功率因數的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對電網(wǎng)影響的程度。降低電源的輸入諧波，不但能改善UPS 對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來(lái)的嚴重污染，也能降低對其他網(wǎng)絡(luò )設備的諧波干擾。已有許多UPS 廠(chǎng)商推出的產(chǎn)品功率因數接近1，可最大限度地減少無(wú)功功率的消耗。

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