什么是UPS，優(yōu)缺點(diǎn)是什么，在哪些場景使用

時(shí)間：2020-09-08

**章 基本原理
UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以**計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間以使用戶能夠緊急存盤，使您不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，主要起到兩個(gè)作用：一是應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作，給計(jì)算機(jī)造成損害;二是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。
UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護(hù)設(shè)備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成。當(dāng)市電網(wǎng)符合輸入范圍時(shí)，經(jīng)過AC/DC，DC/AC雙重變換，向負(fù)載供電，當(dāng)市電網(wǎng)****，由電池向負(fù)載供電，當(dāng)UPS故障或過載時(shí)由旁路電源向負(fù)載供電。維護(hù)時(shí)還可以通過手動(dòng)維修旁路開關(guān)對UPS進(jìn)行在線維護(hù)。

1.1整流器：整流器是一個(gè)整流裝置，簡單的說就是將交流(AC)轉(zhuǎn)化為直流(DC)的裝置。它有兩個(gè)主要功能：**，將交流電(AC)變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器;*二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時(shí)又起到一個(gè)充電器的作用;
1.2蓄電池：蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個(gè)電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電(供電)的時(shí)間。其主要功能是：1當(dāng)市電正常時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存在電池內(nèi)部。2當(dāng)市電故障時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能提供給逆變器或負(fù)載;
1.3逆變器：通俗的講，逆變器是一種將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC)的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成;
1.4靜態(tài)開關(guān)：靜態(tài)開關(guān)又稱靜止開關(guān)，它是一種無觸點(diǎn)開關(guān)，是用兩個(gè)可控硅(SCR)反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān)，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉(zhuǎn)換型和并機(jī)型兩種。轉(zhuǎn)換型開關(guān)主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實(shí)現(xiàn)從一路到另一路的自動(dòng)切換;并機(jī)型開關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器與市電或多臺逆變器。

UPS原理結(jié)構(gòu)圖

正常情況下，直流輸入空開處于合位，交流輸入空開和旁路輸入空開處于分位，由直流電源供電給逆變器，逆變器將直流逆變成交流后輸出。

若斷開直流輸入空開，合上交流輸入空開，則由交流電源供電給整流器，整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再供給逆變器，逆變器將將直流電轉(zhuǎn)換為交流電后輸出。

若UPS需要進(jìn)行檢修，則可以斷開直流輸入和交流輸入空開，合上旁路輸入空開，此時(shí)由交流電源直接供應(yīng)交流電給負(fù)載，可安全地對UPS進(jìn)行檢修。

UPS的輸出經(jīng)屏上的交流輸出空開饋出至各個(gè)需要UPS電源供電的負(fù)載。

*二章 UPS分哪些種類
UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類;
　　其中,我們較常用的是后備式UPS,它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS較基礎(chǔ)也較重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波,但由于結(jié)構(gòu)簡單而具有價(jià)格便宜,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域;
在線式UPS：
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,但性能完善，能解決所有電源問題，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)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題;由于需要較大的投資,通常應(yīng)用關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。
A、輸出電壓穩(wěn)定性好 ±3%
B、波形失真度小THD《3%
C、零中斷
D、輸入、輸出能量形式全隔離
E、切換時(shí)間0ms



后備式UPS：
同后備式相比較，在線互動(dòng)式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強(qiáng)，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(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。
A、電網(wǎng)正常時(shí)的整機(jī)效率高》95%
B、電網(wǎng)正常時(shí)無噪音
C、切換時(shí)間《10ms
D、價(jià)格較低
互動(dòng)式UPS：
具備與后備式電源相同的特點(diǎn)，并且將充電器和逆變器有效合并成為一體雙向逆變器，雖然減少了系統(tǒng)的成本，但增加了一定的控制難度。
*三章 提高UPS電源供電可靠性的解決方案
1.串聯(lián)備份供電方式（旁路主從備份方式）
對于在線式工作模式的兩臺UPS，備機(jī)（UPS2）的輸出作為主機(jī)（UPS1）的旁路備份輸入，這樣當(dāng)主機(jī)的主逆變器輸出故障轉(zhuǎn)到旁路時(shí)，負(fù)載仍然處于備機(jī)UPS雙備份供電模式的可靠保護(hù)下。
2、輸出主從備份方式

以在線式UPS電源為例，兩臺UPS或逆變器的輸出同時(shí)送到冗余轉(zhuǎn)換器，經(jīng)冗余轉(zhuǎn)換器再給負(fù)載供電;正常時(shí)冗余轉(zhuǎn)換器讓主輸入的電源 （例如UPS1）對負(fù)載供電，當(dāng)主輸入電源故障時(shí)冗余轉(zhuǎn)換器快速將負(fù)載轉(zhuǎn)移到備份輸入的電源上，完成負(fù)載的冗余供電;在主輸入電源維修完成再輸入到冗余轉(zhuǎn)換器后，冗余轉(zhuǎn)換器又將負(fù)載重新轉(zhuǎn)移回到由主輸入電源供電的模式。任何的轉(zhuǎn)換過程都是不間斷的，可以保證負(fù)載設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行。
3、冗余并聯(lián)供電方式

兩臺UPS電源的輸出同時(shí)送到并聯(lián)配電柜上進(jìn)行直接的并聯(lián)，共同均分負(fù)載電流，不存在主從關(guān)系。當(dāng)某臺UPS出現(xiàn)故障時(shí)，該機(jī)將自動(dòng)退出并聯(lián)系統(tǒng)，負(fù)載電流**由剩余的一臺UPS電源供電，輸出不間斷;在故障機(jī)維修完成后，可以將修復(fù)的UPS單元在線并入，繼續(xù)對負(fù)載進(jìn)行冗余供電，完成并聯(lián)系統(tǒng)的在線熱維護(hù)。


可靠性方案的比較
比較項(xiàng)目串聯(lián)備份供電方式輸出主從備份方式冗余并聯(lián)供電可靠性一般高高主從邏輯關(guān)系有，且不易調(diào)換，需要廠家才可完成有，容易調(diào)換，用戶即可完成取決于并聯(lián)控制方式;可能有，不能調(diào)換。
負(fù)載切換時(shí)間10ms5ms0ms相互通信不需不需有線并機(jī)時(shí)需要;無線并機(jī)調(diào)試時(shí)需要，工作后可以取消增容性沒有增容沒有增容可依比例增容系統(tǒng)過載能力不變不變短時(shí)過載能力比例增加;尤其是對于沖擊負(fù)載的啟動(dòng)能力加強(qiáng)。
產(chǎn)品老化程度存在主從機(jī)老化不一致的情況存在主從機(jī)老化不一致的情況不存在負(fù)載均分性**不均分**不均分均分，一般電流不均衡度小于5%電池壽命一般需要定期對換電池一般需要定期對換電池或主機(jī)，確保電池的壽命不需對換?？删S護(hù)性差，一般要停機(jī)維護(hù)好，可以在線熱維護(hù)好，可以在線熱維護(hù)。
備份模式一般是1+1形式，再增加時(shí)沒有實(shí)際的意義一般是1+1或1+2形式可以N+m形式，比較靈活系統(tǒng)成本低一般高適用場合負(fù)載3-10KVA 負(fù)載0.5-3KVA 負(fù)載10KVA以上不間斷電源UPS是數(shù)字化建設(shè)的可靠電源解決方案，通過不同的UPS電源供電方案的設(shè)計(jì)可以將交流供電系統(tǒng)的可靠性提高到一個(gè)新的層次，滿足數(shù)字化建設(shè)對交流電源質(zhì)量的任何要求。
*四章 為什么要配備UPS
據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，全部電腦故障的45%是由電源問題引起的;在中國，大城市停電的次數(shù)平均為0.5次/月，中等城市為2次/月，小城市或村鎮(zhèn)為4次/月，電網(wǎng)存在至少九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動(dòng)、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾;因此從改善電源質(zhì)量的角度來說給電腦配備一臺UPS是十分必要的。
　　另外，精密的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通信設(shè)備是不允許電力有間斷的，以服務(wù)器為**的網(wǎng)絡(luò)中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺普通電腦，其使用三個(gè)月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件**就已經(jīng)**過了硬件**，因此為防止數(shù)據(jù)丟失而配備UPS也是十分必須的。

*五章 我應(yīng)該配備什么樣的UPS
根據(jù)設(shè)備的情況、用電環(huán)境以及想達(dá)到的電源保護(hù)目的，可以選擇適合的UPS;例如對內(nèi)置開關(guān)電源的小功率設(shè)備一般可選用后備式UPS，在用電環(huán)境較惡劣的地方應(yīng)選用在線互動(dòng)式或在線式UPS，而對不允許有間斷時(shí)間或時(shí)刻要求正弦波交流電的設(shè)備，就只能選用在線式UPS。
*六章 我應(yīng)該配備多大功率的UPS
首先要確定您的設(shè)備是多大功率的，一般來講普通PC機(jī)或工控機(jī)的功率在200W左右，蘋果機(jī)在300W左右，服務(wù)器在300W與600W之間，其他設(shè)備的功率數(shù)值可以參考該設(shè)備的說明書。
　　其次應(yīng)了解UPS的額定功率有兩種表示方法:視在功率(單位VA)與實(shí)際輸出功率(單位W)，由于無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關(guān)系為：視在功率*功率因數(shù)=實(shí)際輸出功率
　　后備式、在線互動(dòng)式的功率因數(shù)在0.5與0.7之間,在線式的功率因數(shù)一般是0.8。
　　給設(shè)備配UPS時(shí)應(yīng)以UPS的實(shí)際輸出功率為匹配的依據(jù),有些經(jīng)銷商有意或無意會(huì)混淆(VA)與(W)的區(qū)別，這點(diǎn)要提請用戶注意。

*七章 UPS的"集中式"與"分散式"配備方式有什么區(qū)別
如果需要配UPS的設(shè)備較多，您可以采用"集中式"或"分散式"兩種配備方式;所謂"集中式"，就是用一臺較大功率的UPS負(fù)載所有設(shè)備，如果設(shè)備之間距離較遠(yuǎn)，還需要單獨(dú)鋪設(shè)電線，大型數(shù)據(jù)中心、控制中心常采用這種方式，雖然便于管理，但成本較高。
　　"分散式"配備方式是現(xiàn)在比較流行的一種配備方式，就是根據(jù)設(shè)備的需要分別配備適合的UPS，譬如對一個(gè)局域網(wǎng)的電源保護(hù)，可以采取給服務(wù)器配備在線式UPS，各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別配備后備式UPS的方案，這樣配備的成本較低并且可靠性高。
　　這兩種供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下表：
　　集中供電方式 便于管理 布線要求高 可靠性低 成本高
　　分散供電方式 不便管理 布線要求低 可靠性高 成本低
　　UPS的配備需要較專業(yè)的知識，請咨詢專業(yè)人士，他們會(huì)為您設(shè)計(jì)合理的配備方案。

*八章 UPS備用時(shí)間的長短是由什么決定的
是由UPS的儲能裝置決定的，現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由"安時(shí)數(shù)(AH)"這個(gè)指標(biāo)反映，其含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大;相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時(shí)數(shù)共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。
　　后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時(shí)間是固定的;在線式與在線互動(dòng)式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，也有外配大容量電池的長效機(jī)型，用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的備用時(shí)間而確定配備多大容量的電池。
　　蓄電池是UPS的重要組成部分，占有很大的**比重，并且其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到UPS的正常使用，所以應(yīng)慎重選擇有質(zhì)量保證的正牌蓄電池。

*九章 使用UPS有哪些注意事項(xiàng)
1．UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。
2．切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。
3．UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為較佳，可靠性較高。
4．UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載)有可能造成電池的深度放電。
注：
純電阻器件 例如:電水壺
感性原件 例如：空調(diào)（壓縮機(jī)）
感抗器件 例如：微波爐（變壓器獲得高壓 高頻率）
阻性負(fù)載：靠電阻絲發(fā)光的（烤箱燈）
感性負(fù)載：啟動(dòng)時(shí)電流特別大，計(jì)算功率的時(shí)候需正常工作的6-10倍。有線圈負(fù)載的電路，負(fù)載電流滯后負(fù)載電壓一個(gè)相位差特性。
針對空調(diào)、電梯等感性負(fù)載件，如果選擇UPS需考慮合適的容量，避免造成損壞。
*十章 UPS的缺點(diǎn)
當(dāng)輸入電壓偏高或偏低時(shí)，即轉(zhuǎn)為電池放電，而我國電網(wǎng)狀況通常較差，會(huì)引起電池頻繁放電，縮短電池壽命。目前采用**的DSP控制技術(shù)，具有**寬的輸入電壓范圍，在+25%的范圍內(nèi)仍可滿載輸出，較大地減少了電池放電次數(shù)。采用**的智能電池管理功能，使其充電器具有較小的交流紋波，充電電壓自動(dòng)溫度補(bǔ)償，放電終止電壓隨放電時(shí)間自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)電池檢測，電池壽命計(jì)算等功能，較大地保護(hù)了電池，可使電池壽命延長30%。但仍有缺陷，使用48V逆變器則不用考慮此問題。
UPS采用內(nèi)部充電器，無法考慮充電時(shí)間長短的問題。
UPS電池需要定期維護(hù)，逆變器可以使用直流屏供電，直流屏的可靠性比蓄電池祖高。
*十一章 電力UPS與電力逆變器的區(qū)別
電力UPS是雙變換的工作方式，零切換，市電模式輸出穩(wěn)壓功能
電力逆變器是后備式的工作方式， 存在切換時(shí)間，而且市電存在時(shí)，不具有穩(wěn)壓功能。
事故照明類設(shè)備宜選用類備份運(yùn)行的逆變器，數(shù)據(jù)處理類設(shè)備宜選用雙變換的電力UPS。

詞條
詞條說明
電信逆變器風(fēng)扇的重要性？
?**弦波逆變器的散熱方式主要有兩種：一是依靠自身的裝配結(jié)構(gòu)（散熱片），采用自然散熱，二是依靠外力，采用風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻。目前寶威特電源的逆變器產(chǎn)品采用風(fēng)扇散熱的機(jī)型有SDT G2、DT、SMT、MT等。風(fēng)扇對于電信的逆變器（尤其是大功率逆變器）來說，尤為重要，因?yàn)樯嵝阅軙?huì)直接影響發(fā)電量，同時(shí)也影響產(chǎn)品的使用壽命。? ? ? 散熱風(fēng)扇我們會(huì)根據(jù)逆變器產(chǎn)品的功率
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諧波電流的這些危害你都知道嗎？
一個(gè)周期信號可以通過傅里葉變換分解為直流分量C0和不同頻率的正弦信號的線性疊加：其中，為m次諧波的表達(dá)式，cm表示m次諧波的幅值，其角頻率為mω，初始相位為φm，其有效值為cm/√2。當(dāng)m=1時(shí)，為基波分量的表達(dá)式，其角頻率為ω，初始相位為φ1，其方均根值c1/√2稱為基波有效值。ω/2π為基波分量的頻率，稱為基波頻率，基波分量的頻率等于交流信號的頻率。而m次諧波的頻率為基波頻率的整數(shù)倍(m倍)。