UPS不間斷電源的應用

時間：2018-08-21作者：北京科迪艾斯科技有限公司瀏覽：269

UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換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 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。

特點

UPS是針對中國電網環境和網絡監控及網絡系統、醫療系統等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網絡系統集中供電所造成的供電電網環境日益惡劣的問題，以全新的數字技術研制出的第三代工頻純在線式智能型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發電機等。

UPS和直流電源是企業重要的供電保障設備，傳統的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風機等易損件，大修時做電池活化等；②改造或采用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態和關鍵數據，設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統方式的不足之處，獲得良好效益。

UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統在停電之后繼續工作一段時間以使用戶能夠緊急存盤，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數據。




組成

UPS電源系統由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進行AC/DC變換的整流器（REC），進行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關整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時（該變化應滿足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，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，對整流器來說就像接了一只大容器電容器，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


1-1

對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來完成，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，設計了系統工作開關，主機自檢故障后的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。

在電網電壓工作正常時，給負載供電如圖1-1所示，而且，同時給儲能電池充電；當突發停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產（如粗黑→所示）；當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電（如虛線所示）。




工作過程

當市電正常為380/220VAC時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸


不間斷電源工作原理框圖1-2

出穩定的220V或380V交流電壓，同時市電經整流后對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態，并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。




常用詞匯

避雷器：用來吸收雷擊波的器件，工作原理是，雷擊產生瞬間高電壓進入電路，引起避雷器導通吸收雷擊電流，將電路電壓箝位在安全范圍之內。可做為避雷器件的元件有多種，如壓敏電阻、放電管等。 注：雷擊電壓是大氣與大地之間的高壓放電，因此，避雷器要有良好的接地才能起作用。

保險絲：一種過熱熔斷型的小型器件，超載或負載短路時引起電流過大會燒斷保險絲，保護電子設備不受過電流的傷害，也可避免電子設備因內部故障所引起的嚴重傷害。因此，每個保險絲上皆有額定規格，當電流超過額定規格時保險絲將會熔斷。

變壓器：利用電磁感應原理，由鐵芯和線圈構成，可分為一次側線圈與二次側線圈兩個部分，一次側輸入電壓，二次側就有感應電壓輸出，從而進行電能傳遞。二次側可提供多種電壓輸出，有升壓，降壓功能，因此變壓器在電路中可以滿足多種不同電壓的電力需求。

穩壓精度：指輸出端電壓的相對變化量，為一百分數，越小越好。當輸入電壓或負載發生變化時，UPS的輸出電壓也會升高或降低，變化越小說明穩壓精度越高。

不間斷電源（UPS[Uninterruptible Power System (or Supply)]）：是由電池組、逆變器和其他電路組成，能在電網停電時提供交流電力的電源設備。

ups不間斷電源設備：ups不間斷電源設備，指不會因短暫停電中斷、可以一直供應高品質電源、有效保護精密儀器的電源設備。全名Uninterruptible Power System。亦有穩定電壓的作用，類似于穩壓器。 [1] 

異常情況

使用不間斷電源是為了應對電網可能出現的以下情況：

停電（電網停止工作，無電壓輸出）


壓降（亦稱下陷，電壓10%以上，時間持續數秒）

持續欠壓

持續過壓

線噪（因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾）

頻率漂移（發電機不穩定造成的電網頻率偏差）

開關瞬態（亦稱暫態，由電氣設備開關或放電造成的電壓偏差，有時可高達20000伏，但是持續時間極短，僅數納秒）

諧波（電網中由非線性特性的電氣設備產生的對交流電正弦波形的干擾）

針對以上各種電力問題，有幾種不同解決方式，見下表

	后備式	在線互動式	純在線式
電涌	×	×/△	○
高壓突波	×	×/△	○
暫態過電壓	×	×/△	○
電壓下陷	×	×/△	○
噪聲干擾	×	×/△	○
頻率飄移	×	×/△	○
諧波	×	×/△	○
電壓過低	×	×/△	○
市電中斷	○	○	○
○代表有較佳保護△代表有限或視狀況保護 ×代表沒有保護

發展

飛輪式

在使用電池的時代之前，不間斷電源曾經使用飛輪和內燃機為負載提供電能供應，這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機（或汽油機）及發電機等組成。在電網供電的情況下，由整流器提供的直流電驅動電動機帶動飛輪旋轉，并且帶發電機為負載供電。由于飛輪的慣性作用，發電機轉速可以保持均衡，此時不間斷電源起過濾電網干擾的作用。當電網斷電后，飛輪繼續帶動發電機的轉子旋轉，同時啟動柴油機帶動發電機發電，替代原有電網為負載供電。

由于飛輪式不間斷電源使用內燃機提供電力，會產生較大的噪音同時體積也較大，因此被用于應急情況和一些自然狀況惡劣的場合，通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力。

蓄電池式


自二十世紀六十年代美國通用電氣公司研究生產不間斷電源以來，不間斷電源一直在被改進，但是其基本原理沒有重大變化。

現代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接電網另一端連接電器負載。在電網電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網電源為自身充電，在電網出現異常的時候，不間斷電源將存儲于電池中的電能釋放，供負載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式（亦稱為離線式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來擬合正弦波亦稱PWM技術）等。

ups分類

UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。

其中，我們最常用的是后備式UPS，它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時間，但由于結構簡單而具有價格便宜，可靠性高等優點，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。

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：單機輸出可做到0.25KW~2KW，當市電在170V~264V間變化時，向用戶提供經調壓器處理的市電；當市電超出170V~264V范圍時，才由UPS提供高質量的正弦波電源。

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提供50Hz方波電源。

在線式UPS結構較復雜，但性能完善，能解決所有電源問題，如四通PS系列，其顯著特點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題；由于需要較大的投資，通常應用在關鍵設備與網絡中心等對電力要求苛刻的環境中。

在線互動式UPS，同后備式相比較，在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務器、路由器等網絡設備，或者用在電力環境較惡劣的地區。

UPS優點

不間斷電源的主要優點，在于它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時，UPS把交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成穩定無雜質的交流電，給后級負載使用 [2]  。一旦市電交流輸入異常，比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了，那么UPS會啟用備用能源-蓄電池，UPS的整流電路會關斷，相應的，會把蓄電池的直流電逆變成穩定無雜質的交流電，繼續給后級負載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來。圖1是典型的UPS框圖。


UPS

當然，UPS的不間斷供電時間不是無限的，這個時間受制于蓄電池自身儲存能量的大小 [2]  。如果發生交流停電，那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時間內，您需要做的就是趕緊恢復交流電，比如啟用備用交流電回路、啟用油機發電，實在不行，就只能緊急存盤，保存勞動成果，等待交流電恢復正常后再繼續。

應用

不間斷電源現已廣泛應用于：礦山、航天、工業、通訊、國防、醫院、計算機業務終端、網絡服務器、網絡設備、數據存儲設備、應急照明系統、鐵路、航運、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報警系統、無線通訊系統、程控交換機、移動通訊、太陽能儲存能量轉換設備、控制設備及其緊急保護系統、個人計算機等領域。

選用原因

電網存在至少九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪涌、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾，因此從改善電源質量的角度來說給電腦配備一臺UPS是十分必要的。

另外，精密的網絡設備和通信設備是不允許電力有間斷的，以服務器為核心的網絡中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺普通電腦，其使用三個月以后的數據文件等軟件價值就已經超過了硬件價值，因此為防止數據丟失而配備UPS也是十分必須的。

選購

根據設備的情況、用電環境以及想達到的電源保護目的，可以選擇適合的UPS；例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用后備式UPS，在用電環境較惡劣的地方應選用在線互動式或在線式UPS，而對不允許有間斷時間或時刻要求正弦波交流電的設備，就只能選用在線式UPS。


首先要確定您的設備是多大功率的，一般來講普通PC機或工控機的功率在200W左右，蘋果機在300W左右，服務器在300W與600W之間，其他設備的功率數值可以參考該設備的說明書。

其次應了解UPS的額定功率有兩種表示方法：視在功率（單位VA）與實際輸出功率（單位W），由于無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關系為：視在功率*功率因數=實際輸出功率

后備式、在線互動式的功率因數在0.5與0.7之間，在線式的功率因數一般是0.8。

給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據，有些經銷商有意或無意會混淆（VA）與（W）的區別，這點要提請用戶注意。

根據使用環境選擇可以分為工業級UPS和商業級UPS，工業級UPS適應于環境比較惡劣的的地方，商業級UPS對環境的要求比較高。

UPS通常分為工頻機和高頻機兩種。工頻機由可控硅SCR整流器，IGBT逆變器，旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS。

高頻機通常由IGBT高頻整流器，電池變換器，逆變器和旁路組成，IGBT可以通過控制加在其門極的驅動來控制IGBT的開通與關斷，IGBT整流器開關頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達上百KHz，相對于50Hz工頻， 稱之為高頻UPS。

隨著電力電子技術的發展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產品正逐步高頻化，高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點。但在高頻UPS功率段向中大功率過渡推進的過程中。高頻拓撲UPS在使用過程中暴露出一些固有缺點，并影響到UPS的安全使用和運行。

采購要點

一、穩定性
因為UPS是起保障作用的，因此它自身的穩定性更為重中之重。所以，當用戶選購UPS產品的時候，不管是中小型企業用戶還是其他，首先必須考慮UPS產品的質量，產品的質量是用戶選用產品的第一要則，通過質量可以決定你會選擇什么品牌的產品，因為我們說品牌之所以稱為品牌，是因為它被很多人驗證過、認可了，這是第一。

二、后備時間
后備時間是很多用戶在購買UPS產品的時候會關注比較多的一個指標。從學術角度講，UPS就是停電后繼續為用戶供電，首先這是一個物理學，停電供電只是它的功能之一，功能之二則是保證用戶能夠有一個干凈的電源，保護用戶的設備。

三、確定UPS的類型
根據負載對輸出穩定度、切換時間、輸出波形要求來確定是選擇在線式、在線互動式、后備式以及正弦波、方波等類型的UPS。

在線式UPS的輸出穩定度、瞬間響應能力比另外兩種強，對非線性負載的適應能力也較強。對一些較精密的設備、較重要的設備要采用在線式UPS。在一些市電波動范圍比較大的地區，避免使用互動式和后備式。如果要使用發電機配短延時UPS，推薦用在線式UPS。

四、服務能力

每個用戶的網絡特點、電力環境都不相同，電源保護要求也隨之變化。用戶在使用UPS時可能遇到種種問題也不盡相同，用戶希望自己購置的是完全適合實際需求的產品和服務，而且關心設備投資的周期、長期回報率及投資風險。而現實是，絕大多數用戶缺乏這方面的專業人員，所以，優質的服務體系和主動的服務態度也成為用戶選購UPS時必須考慮的一個重要因素。

五、附件功能
為了提高系統的可靠性，建議采用UPS熱備份系統，可以系統串聯熱備份或并聯熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗余開關。可以選用遠程監控面板，實現在遠端監視和控制UPS工作。可以選用監控軟件，實現計算機和UPS之間的智能化管理。可以選用網絡適配器，實現UPS的網絡化管理（基于SNMP）。在某些多雨多雷地區，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠對網絡的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全（如打印機、掃描儀），這部分設備也同樣需要保護。是否具備電纜線浪涌保護和數據浪涌保護？在無人值班時能否進行自動的系統關機？另外，因為用戶商用的桌面的UPS多放在自己的身邊，所以在產品的設計風格、制造工藝方面也是需要考慮的。

區別

UPS的"集中式"與"分散式"配備方式有什么區別

如果需要配UPS的設備較多，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負載所有設備，如果設備之間距離較遠，還需要單獨鋪設電線，大型數據中心、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 在比較流行的一種配備方式，就是根據設備的需要分別配備適合的UPS，譬如對一個局域網的電源保護，可以采取給服務器配備在線式UPS，各個節點分別配備后備式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缺點如下：

（1）集中供電方式 便于管理 布線要求高 可靠性低 成本高。

（2）分散供電方式 不便管理 布線要求低 可靠性高 成本低。

相關因素

現 在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由"安時數（AH）"這個指標反映，其含義是按規定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數大的容量大；相同安時數的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數共同表示電池的容量，如12V/17AH、12V/24AH、12V/38AH、12V/65AH、12V/100AH。

后備式UPS一般內置4AH或7AH的電池，其備用時間是固定的；在線式與在線互動式UPS有內置7AH電池的標準機型，也有外配大容量電池的長效機型，用戶可以根據需要實現的備用時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，占有很大的價值比重，并且其質量的好壞直接關系到UPS的正常使用，所以應慎重選擇有質量保證的正牌蓄電池。




注意事項

1）UPS的使用環境應注意通風良好，利于散熱，并保持環境的清潔。

2）切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調等，以免造成損壞。


3）UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。

4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應盡量避免。

5）適當的放電，有助于電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。

6）對于多數小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應關閉UPS；對于網絡機房的UPS，由于多數網絡是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。

7）UPS放電后應及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。




使用技巧

不間斷電源-如何延長UPS的供電時間？

延長不間斷電源系統的供電時間有兩種方法：

1．外接大容量電池組：可根據所需供電時間外接相應容量的電池組，但須注意此種方法會造成電池組充電時間的相對增加，另外也會增加占地面積與維護成本，故需認真評估。

2．選購容量較大的不間斷電源系統：此方法不僅可減少維護成本，若遇到負載設備擴充，較大容量的不斷電系統仍可立即運作。

UPS電源系統開、關機

第一次開機

(1）按以下順序合閘：儲能電池開關→自動旁路開關→輸出開關依次置于“ON"。

(2）按UPS啟動面板“開”鍵，UPS電源系統將徐徐啟動，“逆變”指示燈亮，延時1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉為逆變供電，完成開機。

經空載運行約10分鐘后，按照負載功率由大到小的開機順序啟動負載。

日常開機

只需按UPS面板“開”鍵，約20分鐘后，即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩定工作后，方可打開負載設備電源開關（注：手動維護開關在UPS正常運行時，呈“OFF"狀態）。

關機

先將電腦或其它儀器關閉，讓UPS空載運行10分鐘，待機內熱量排出后，再按面板“關”鍵。




使用與維護

1. 保持適宜的環境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度，一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20－25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定，環境溫度一旦超過25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半。達不到規定的環境要求，其壽命的長短就有很大的差異。另外，環境溫度的提高，會導致電池內部化學活性增強，從而產生大量的熱能，又會反過來促使周圍環境溫度升高，這種惡性循環，會加速縮短電池的壽命。
2. 定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓，在出廠時均已調試到額定值，而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的，使用中應合理調節負載，比如控制微機等電子設備的使用臺數。一般情況下，負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內，電池的放電電流就不會出現過度放電。UPS因長期與市電相連，在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態，日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2－3個月應完全放電一次，放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢后，按規定再充電8小時以上。
3. 利用通訊功能。大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟件，通過串/并口連接UPS，運行該程序，就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢，可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息；通過參數設置，可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作，大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
4. 及時更換廢/壞電池。大中型UPS電源配備的蓄電池數量，從3只到80只不等，甚至更多。這些單個的電池通過電路連接構成電池組，以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中，因性能和質量上的差別，個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時，維護人員應當對每只電池進行檢查測試，排除損壞的電池。更換新的電池時，應該力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。

日常維護




故障

在使用不間斷電源系統的過程中，人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示，因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見，加強對UPS電池的正確使用與維護，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS系統故障率，有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外，應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池：

(1)灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

(2）雖說儲能電池組都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態對電池造成的影響沒有變，這部分的維護檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統的大量維修檢修工作主要在電池部分。

1. 儲能電池的工作全部是在浮充狀態，在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電，以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達到放電終止電壓時，應停止放電，繼續放電先消除落后電池后再放。
2. 核對性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關注發現和處理落后電池，經對落后電池處理后再作核對性放電實驗。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。
3. 平時每組電池至少應有8只電池作標示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標示電池應定期測量并做好記錄。
4. 日常維護中需經常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機設備是否正常。
5. 免維護電池要維護，不是什么無稽之談，應從廣義的維護立場出發，做到運行、日常管理的周到、細致和規范性，保證設備（包括主機設備）保持良好的運行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的，也是電池運行規程中包括的內容和進行規則。

(3）當UPS電池系統出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是UPS電源系統；是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能，但它對面而不對點，對更換配件很方便，但要維修故障點，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障，顯示的故障內容則可能有誤。

(4）對主機出現擊穿，斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發生相同的故障。

(5）當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時，應及時采用相應的方法恢復和修復，對不能恢復和修復的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到主機。




決定因素

UPS作為保護性的電源設備，它的性能參數具有重要意義，應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬，則表明對市電的利用能力強（減少電池放電）。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對市電調整能力強，輸出穩定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性，而電壓穩定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時，輸出電壓的穩定性。

還有UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數，決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好，保護能力也越強，總的來說，離線式UPS對負載的保護最差，在線互動式略優之，在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時，應根據負載對電力的要求程度及負載的重要性不同，而選取不同類型的UPS。




購買須知

在購買電池后備系統時，需要知道這些設備的以下信息：

UPS電池供電的時間長短

UPS在使用待機電源時是否向服務器提供警告系統

UPS是否包含可以消除輸入的瞬態噪聲的電源調節功能

電池的壽命和它的性能如何隨時間而降低

在電池不再能夠提供后備功率時設備是否發出警告

何時需要替換電池

一般情況下還需要了解要掛接UPS的設備的電源要求。對服務器裝置而言，這可能包括CPU（和其他附加的設備）、監視器、外部路由器、集中器單元和布線中心，設備的背面提供了有關這些設備的電源要求，設備上的標牌列出了各單元使用的功率。UPS具有一個VA （伏安）額定值，即線路電壓與電流（安培）的乘積。用戶首先需要將要掛接到UPS上的設備的各個功率要求加起來，再去購買可以處理這么大負荷的UPS。先從要掛接的每種設備背面了解電流額定值，并將它與電壓（通常為120/220V）相乘；然后，將所有設備的值加起來，再去選擇一個處理能力比該負荷高出20%的UPS。

掛接到文件服務器的UPS通常需要一個附加電纜，用于在UPS使用后備電源時警告文件服務器，服務器于是將進行關機程序。請記住查問UPS供應商，確保用戶的操作系統可以使用此功能。

某些供應商已經為他們的電源保護設備開發出某些高級功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通過一種稱為PowerChute的軟件控制程序為網絡管理員提供診斷信息。該軟件安裝在服務器上并通過電纜與UPS通信，這樣，管理員可以跟蹤電源質量、UPS工作溫度、線路頻率、UPS輸出電壓、最大和最小線路功率、電池功率強度、線路電壓和UPS負荷。

UPS電源蓄電池好壞判別方法如下

蓄電池的好壞判斷有專用的蓄電池測量儀,但是一般的用戶很少有這種儀器,都只有一只萬用表.下面幾點維修中判斷蓄電池好壞的幾點總結,以供參考。

1、從外觀判斷：觀察外觀有無變形、凸出、漏液、破裂炸開、燒焦、螺絲連接處有無氧化物滲出等。

2、 帶載測量：若外觀無異常，UPS工作于電池模式下，帶一定量的負載，若放電時間明顯短于正常放電時間，充電8小時以后，乃不能恢復正常的備用時間，判定電池老化。

3、 用萬用表測量：

A 、電池放電模式下測量：測量電池組中各個電池端電壓，若其中一個或多個電池端電壓顯明高于或低于標稱電壓（標稱電壓12V/節），判斷電池老化。

B 、 市電模式下測量：電池組中各個電池端的充電電壓，若其中一個或多個電池的充電電壓顯明高于或低于其他電壓，判定電池老化。

C、 測電池組的總電壓：電池組總電壓明顯低于標稱值（以C1K電池組標稱值是36V為例），充電8小時后乃不能恢復到正常值，即使恢復到正常值，放電時間達不到正常放電時間，判定電池老化。

D、電池開機測量：UPS不開機，也不要接市電，先用萬用表測量電池組總電壓，以C1K為例，此時電壓可能在36V-40V之間，屬于正常值，表筆不要離開，一直盯住萬用表的指示，然后接開機鍵，若此時電池總電壓馬上降至30V以下乃至十幾伏，UPS馬上自動關機，關機后電壓立即恢復到原有值。判定電池老化。

UPS為何要同交流穩壓電源搭配使用？

因為中國電網存在的問題是：電網突然停電或來電時電壓不穩，忽高忽低，高電壓涌流，瞬態脈沖電壓過高頻率誤差太大，單用UPS只能解決掉電，而影響存盤使資料丟失，而無法對電波的雜質進行過濾。

針對以上，常用解決的方法是：對電壓忽高忽低，電流增加或減弱，相位不正確及電網中的雜質只能用凈化穩壓電源來解決。由于電網突然掉電或瞬態干擾和頻率誤差較大將影響系統信息的傳導和重要資料被刪除，需要UPS來解決。因而UPS電源要同凈化穩壓器一起搭配使用，才能解決電源的質量問題，才能符合計算機的要求。

發展特點

（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因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術倍受關注。為提高UPS 運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發成功并投入實際應用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等，變流技術也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業界正逐步推廣UPS 內部多模塊冗余并聯運行、甚至多臺UPS 組成的系統冗余運行技術，在并聯運行中，當單一模塊或單機發生故障時，其功能則自動轉由冗余單元承擔，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 行業迅猛發展，數據中心的數據量也在以爆炸式的速度持續增長，隨之而來功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發展，另一方面為應對不間斷電源容量分期擴充的需求，產品模塊化已是不可阻擋的趨勢。更個性化的用戶需求、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，針對不同行業領域的全套電源供應與管理解決方案才將倍受市場青睞。

行業內針對模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個方向：一是單機冗余化，即通過多模塊冗余并聯構成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標得到了質的飛躍；二是全模塊化結構，即一個模塊是一臺完整的UPS，通過冗余并聯直接構成中等功率UPS，在兼顧可用性指標的同時還具有良好的性價比。

（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關技術，省去了工頻電能轉換環節，因此運行效率更高、對電網的諧波污染及無功消耗極小，完全能夠滿足國內外相關電力行業的標準要求。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、節能環保等方面效果顯著，因此越來越受到用戶認可。

（4）數字化、智能化、網絡化

數字化技術的優勢在當今信息社會中愈加明顯。在UPS 產品的研發和制造過程中采用全數字化技術可有效縮小產品體積、降低生產成本、提高產品的可靠性及針對用戶需求的匹配性；而數字化控制技術則會在UPS 系統運行過程中準確及時地進行信號采樣、處理、控制（包括電壓電流環等）、通信等工作，并將各環節的控制參數優化統一后發送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統的運行更具效率，實現更簡單、更穩定的通信與均流，并獲取優良的電磁兼容指標。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的問題，進行自動處理和調整，發出預警、告警信息等。通信設施所處環境日趨復雜，增大了維護難度，對電源設備的網絡化監控管理提出了新的要求。網絡化技術可通過對UPS 配置與計算機互連的軟硬件接口，實現計算機網絡系統及數據資料的雙重保護、網絡遠程事件記錄和監測控制、故障告警、參數自動測試分析等功能，使維護人員更為輕松、安全、高效地通過互聯網進行數據查詢、控制等維護工作。

（5）綠色、節能、環保

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

行業利害因素

1、有利因素

（1）市場需求不斷擴大

UPS 廣泛應用于信息、通信、電力、金融、政府、制造業、交通運輸、醫療衛生、公共安全等眾多領域。隨著信息產業在國民經濟中的地位越來越重要，我國將進一步加大在各行業特別是信息、通信、電力、金融、政府、制造業、交通運輸、醫療衛生、公共安全等領域的信息化建設投資，下游領域信息化建設步伐的加快，必然帶動市場對UPS 的需求。

（2）國際產業轉移的發展機遇

近 年來，發達國家和地區加速向我國進行制造業轉移，國際著名廠商如伊頓、施耐德、艾默生、西門子等均在我國投資設廠。前瞻性較強的本土企業將充分把握住國際產業轉移的大好機遇，學習世界前沿技術和管理理念、引進高端人才和先進設備、擴大生產規模、提升產品質量、降低成本、積累經驗，逐步提高國際市場份額。

（3）工業化、信息化建設促進技術更新

我國正處于工業化、信息化建設的關鍵時期，眾多行業領域對UPS 的巨大需求量促使廠商們在高效、節能、環保等方面進行技術創新，不斷推出新產品，在滿足不同行業需求、促進國民經濟發展的同時，也推動了電力電子技術的進步，激發了UPS 行業內的良性競爭。

（4）產業政策扶持

電力電子裝置制造業屬于國家重點扶持的高新技術產業，近 年來，國家頒布了一系列發展政策和發展規劃以鼓勵本行業的發展，具體情況請參閱本章節“二、本公司所處行業的基本情況——（一）行業主管部門、監管體制與主要法律法規及政策”。

2、不利因素

（1）技術基礎薄弱

UPS制造商只有掌握核心技術，并具備自主研發及創新能力，才能取得發展的主動權。目前國內多數中小規模廠家普遍缺乏大功率電源控制技術、電路保護技術、系統集成技術等核心技術，部件和整機的制造工藝水平距離標準化大批量生產的要求較遠，在設計能力、工藝技術及新材料應用研究等方面也與國際先進水平差距較大。此外，國內廠商對于信息化建設的投入大都停留在基礎硬件方面，軟件投入相對不足，對現有網絡和信息資源的利用不夠，導致產品競爭力不強，企業發展受到限制。

（2）原材料價格波動，少數電力電子器件依賴進口

近 年來，國際市場的銅、鉛、鋼材等基礎原材料價格波動較大。盡管可與下游客戶協商調整價格，進行成本轉移，但總體而言，原材料價格的波動將為UPS廠商帶來一定的成本控制壓力。此外，生產高端UPS 產品所必需的部分電力電子器件主要依賴進口，生產成本偏高、外幣匯率波動等因素也會在一定程度上阻礙本土廠商的發展。




解決方案




方案總述

電力操作電源是為電力系統中控制和保護設備提供獨立電源的設備。同時，一些重要的動力負荷電源，如保證發電機組，大型廠用電設備起停的潤滑油泵電源系統，氫密封油電系統電源，主要的熱工動力電源，以及UPS不間斷電源和事故照明電源系統等，由于安全性和可靠性要求極高，需要采用與控制電源系統同等可靠的直流電源系統供電。因此，電力系統直流操作電源對于可靠性的要求極高。無論是大型樞紐變電站，中小型變電站站，還是核電站，水、火力發電廠等，均要求直流供電系統的高可靠性。通過對電源系統的的合理設計，各分立部件的可靠性保證及協同工作，以及冗余配置方案，可以滿足電力系統對于直流操作電源系統的高可靠性要求。




解決方案

圖示為完整的工程解決方案示例。整個系統的能源由市電與蓄電池組共同提供。

電廠是一個自動化程度很高的特殊生產企業，自動化的生產設備依賴于供電系統的安全、穩定運行。在現代化的發電廠中，大容量機組發電機的DCS控制系統，包括各種熱工自動裝置，如自動調節用組裝儀表、汽輪機電液數字調節裝置、鍋爐聯鎖及安全監察系統FSSS、汽機監視儀表（TSI）、協調控制系統（CCS）等，都需要有一個可靠的電源，該電源要求無論在機組本身廠用電中斷還是電網故障時，都不應中斷供電，這就要求大容量機組中不但有可以使機組安全停機的事故保安電源，而且要求有一個為控制、監視裝置及事故后狀態參數記錄裝置提供高供電品質且不間斷供電的交流不停電電源。

1、DCS系統電源保護方案：

市面上電力專用電源采用冗余供電系統，針對電力系統應用負載及環境，運用先進技術制造的工業級交流保護電源，能夠充分滿足電力DCS系統等負載對供電可靠性的要求。

（圖：UPS應用方案）

方案的優點：

1） 為電力行業量身定制的專業型UPS，適應電力行業內部的惡劣電網環境，既滿足了電力行業的負載需求，又可以讓用戶不必再為負載的三相不平衡而煩惱。

2） 1+1冗余并聯的工作方式，讓本來已經很可靠的供電系統再增加一把安全鎖，滿足電力行業用戶對UPS高可靠性指標的極限需要。

3） 充分利用電力行業的220V/110V大容量電池組，可最大限度的延長UPS的后備時間，并節省電池組的安裝空間和前期投資。

4） 選配旁路隔離變壓器，實現輸入與輸出的完全隔離，并可保證輸出的零地電壓<1V。

5） 豐富的干接點監控信號，可納入電廠自身的DCS監控系統；出現問題，及時上報，便于值班人員對UPS的實時監控

大型數據中心解決方案

大型數據中心的基礎設施系統主要分電源、環境控制和機房監控管理系統。由于大型數據中心承載企業、集團、機構的核心業務，重要性高，不允許業務中斷。因而大型數據中心一般根據TIA942標準的Tier4標準建設，可靠性要求99.99999%以上，以保證異常故障和正常維護情況下，數據中心正常工作，核心業務不受影響。

1、電源系統，通常選用多路市電源互為備份，并且機房設有專用柴油發電機系統作為備用電源系統，市電電源間、市電電源和柴油發電機間通過ATS（自動切換開關）進行切換，為數據中心內UPS（不間斷供電電源）、機房空調、照明等設備供電。由于大型數據中心業務重要性，通常采用雙母線的供電方案供電，滿足大型數據中心服務器等IT設備高可靠性用電要求。雙母線供電系統，有兩套獨立UPS供電系統（包含UPS配電系統），在任一套供電母線（供電系統）需要維護或故障等無法正常供電的情況下，另一套供電母線仍能承擔所有負載，保證機房業務供電，確保數據中心業務不受影響。在UPS輸出到服務器等IT設備輸入間，選用SPM（服務器電源管理器）進行電源分配和供電管理，實現對每臺機柜用電監控管理，提高供電系統的可靠性和易管理性。對于雙路電源的服務器等IT設備，直接從雙母線供電系統的兩套母線引人電源，即可保證其用電高可靠性。對于單路電源的服務器等IT設備，通常選用STS（靜態切換開關）為其選擇切換一套供電母線供電。在供電母線無法正常供電時，STS將自動快速切換到另一套供電正常的母線供電，確保服務器等IT設備的可靠用電。

2、環境控制系統，通常選用機房精密空調對數據中心的環境調節，確保服務器等IT設備的運行環境。對于發熱量大的服務器等IT設備，通常選用高通孔率（一般大于70%）網孔門的機柜，提高機柜進出風量；將機柜面對面、背對背布置，在機房內形成冷熱隔離的風道，提高制冷效率；空調采用下送風方式，確保機房送風均勻，提高制冷效率。

在某些功率密度特別高場合（發熱量超過5kw/機柜），往往容易產生局部熱點，形成故障隱患。為消除局部熱點，需要采用相應的高熱密度解決方案，如開放式方案即為在局部熱點發生處加裝制冷終端XD，加強局部制冷能力，以消除局部熱點；封閉式方案即為高功率密度設備放置在封閉機柜內，通過機柜內制冷循環，高效率制冷散熱。

3、機房監控管理系統，大型數據中心需要對電源、空調等設備運行狀態進行管理，同時還需要對機房內環境，如溫濕度、漏水、煙感等參量進行監控，確保數據中心工作在一個正常的范圍之內。并對數據中心設備運行參數和環境量實時監控和管理，同時遠程監控和管理，實現機房無人值守。

ups電源

基本組成及作用

一般UPS電源，主要由充電器(CHARGER)、逆變器(INVERTER)、靜態開關(SYATICSWITCH)、蓄電池(BATTERY)4大部分和控制部分組成。

UPS電源各部分功能簡述如下：

1.充電器的作用

從主電源吸收能量，經過橋式可控硅整流電路、阻容濾波電路，產生直流電，并將直流電提供給蓄電池和逆變器。

2.逆變器的主要作用

將充電器或蓄電池送來的直流電轉變成交流電輸出。有的也稱逆變器為DC/AC變流器，它是UPS電源的核心部件，逆變器性能的好壞，對UPS電源輸出波形、效率、可靠性、瞬態響應、噪聲、體積、重量等方面有著決定性的影響。一臺UPS電源性能好壞，主要是由逆變器的性能來決定的。

3.靜態開關的主要作用

靜態開關主要作用是保證UPS電源系統不間斷供電。當UPS電源正常供電時，逆變器輸出交流電作為計算機設備的主要電源(或者由市電經穩壓器后直接供計算機用電)。在下列情況出現時:

①當計算機設備起動或發生浪涌超負載;

②當逆變器發生故障。

通過電壓檢測信號，靜態開關迅速將負載由逆變器供電轉移到市電供電。一旦恢復正常，經檢測市電與逆變器電壓同步、同頻時，又轉為逆變器供電。靜態開關，就是完成轉換并保證轉換可靠、不間斷供電的關鍵設備。

4.蓄電池的主要作用

蓄電池是儲存電能的裝置。在正常供電時，直流電源對蓄電池進行充電。它將電能轉換成化學能貯存起來。當市電中斷時，UPS電源將依靠儲存在蓄電池中的能量輸出直流電，維持逆變器的正常工作。即將化學能轉換成電能，供逆變器使用。

5.控制部分的主要作用控制部分在UPS電源中起著十分重要的作用。通過合理的控制，使UPS電源按設計要求給計算機提供穩定可靠的電能

監控系統

總控站（后臺）

由監控站、工程維護站、系統接口等構成，運用管理分析軟件處理接收的數據并通過Web發布。工程維護人員登錄服務器可查看全廠所有在線設備的運行狀態以及完善的歷史、實時數據分析統計。

設備控制站

根據現場設備需要，可選擇監控功能儀或設備運行狀態信息采集儀（EII）。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設備通信，將監測數據轉換為符合通信協議的數據包，接入局域網，傳送至主控室服務器。獨立完整的ES包括以下部分：

系統主機：由下行串口通道、數據處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊，采集數據，管理電壓采集模塊，數據處理器完成數據解壓、數據計算、存儲管理，將處理后的數據一部分送往顯示器，另一部分由上行串口通道發送至協議處理器，或傳給上一層管理系統。

數據采集組：可根據用戶需要確定采集數據要求及配置相應采集儀器，一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成，模塊間隔離良好、絕緣性強，可靠性、安全性高。數據采集可分組，每個模塊可對一定數量電池進行電壓采集，可配備電流、溫度傳感器，模塊間與系統主機一般采用RS-485連接。

協議處理器：具有協議處理程序的接口板，處理各種通信協議。可實現：①將主機發送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協議編碼、打包、發送至遠程服務器;②將遠程服務器發出的遙控、遙調指令經過解碼發給主機，實時控制。

放電模塊：可快速測出電池直流內阻，瞬間測試電池性能，大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。

遠程服務器：實現局域網內計算機數據通信，通過局域崗遠程訪問現場的蓄電池監測系統，接收、分析數據，通過Web服務器發布數據。

通信網絡

聯網現場設備各分站（采集監控站），采用光纖作為數據通信主干線，組成全廠UPS和直流電源在線監控的局域網。

技術應用

一、概述

隨著經濟的飛速發展以及基層央行對網絡建設認識的不斷加深，中心機房建設和改造，近幾年如火如荼。但隨之而來的就是日益龐大的電費開銷，中心機房在建設中的投資，其中電氣、電源、制冷等系統設施占了一半以上的投資比例，高額的電能消耗使得整個數據中心運行成本居高不中心機房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。

降低中心機房的運營成本和節能降耗成了基層央行有關部門關注的問題，節約能源可以從以下幾方面入手。首先是機房環境的節能，包括制冷環境、供電環境;其次是從IT硬件設備節能，減少IT設備的能耗;最后是IT設備內部各集成電路的節能，比如CPU的節能等。UPS處于交流供電環節的最重要一環，機房幾乎所有的IT設備由UPS供電，提高運行時的能效勢在必行。UPS的節能必須從方案、電池、配電等方面全方位進行。

二、按需擴容的柔性規劃

一般地市級中心機房的建設都不是一步到位，會考慮今后未來5到10年的需求，但是UPS一般都是一步到位，一次就安裝了2套大功率的UPS并機，結果初期負載只有規劃容量的10%～20%，沒等承載所規劃的負載就進入了設備淘汰期。這不僅造成投資的浪費，而且也無法使UPS運行在較高的效率點，造成電能的浪費。如何避免這種情況的發生，從UPS供電系統角度考慮，應該包括以下幾個方面。

供電方案設計

(一)供電方案設計

目 前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電2種。分散供電的特點是一臺UPS為一臺或多臺負載設備供電。分散供電的好處是分散風險，不會因為一臺UPS供電異常而造成大面積停電;缺點是UPS分散布置，不便管理，而且布線不易規劃。另一種是采用集中供電方案，由一套大功率的UPS供電系統直接對機房的所有負載供電。集中供電的好處是便于規劃、管理方便、維護方便;缺點是如果UPS系統異常，容易引起大面積停電事故，此缺點可以通過采用各種并聯構架來避免。因此，以上兩種方案各有優缺點，目 前的中心機房一般都采用集中供電方案，也集中了供電的風險。當機房UPS裝機總容量超過一定限度時，建議將機房按幾期規劃分成幾個區域進行供電。

(二)UPS在線并機擴容功能

機房UPS容量的規劃，可以根據不同時期的負載容量要求采用逐步擴容的方案，使投資方案更經濟，同時也能使UPS工作于較佳的效率點。目 前中、大功率段的UPS均已經具備冗余并機功能，不僅提高了系統的可靠性，同時也為機房擴容提供了條件。只要規劃時在UPS前后配電箱預留足量的空氣開關，并在機房規劃相應空間，即可實現UPS并機擴容功能。關鍵是并機的過程處理，多種品牌UPS并機時需要對UPS的設置進行修正，此時要求UPS必須在維修旁路狀態工作，UPS由市電直接帶載，如果此時市電波動較大甚至停電，將造成系統的大面積癱瘓。所以并機擴容必須具備在線并機功能，即UPS并機擴容時，只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統一致后，在不關閉原有UPS系統的情況下直接將新增UPS并入原有系統即可，擴容前后，UPS均工作于在線模式下，避免切換至旁路供電的高風險操作。

采用模塊化

(三)采用模塊化UPS實現逐步擴容

目 前，模塊化UPS已經開始在國內應用，模塊化UPS特點主要包括：可擴容、平均故障修復時間(MTTR)短、可經濟實現“N+X”冗余并機。以臺達C系~IJUPS為例，每個模塊為20kVA，整個系統最大可擴容至160kVA，可以根據機房的實際容量需求，逐步擴容，只要在機房初期規劃好配電容量即可。同時，實現“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實現“N+I”冗余為例，傳統方案必須擴容一臺60kVAUPS，而采用模塊化UPS，則只需擴容一個20kVA的模塊即可，節省大筆資金的投入。

三、提高UPS自身能效，優化負載效率曲線

目 前UPS均為在線式雙變換構架，在其工作時整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個容量為60kVA的UPS為例，每度電按1.2元計算，UPS效率每提高1%，一年節省的電費為5045.76元。可見提高UPS的工作效率，可以為數據中心節省一大筆電費，也是降低整個機房能耗的最直接方法。因此采購UPS應盡量采購效率更高的UPS。

當然UPS效率高不僅僅是滿載時效率高，同時也必須具備一個較高的效率曲線，特別是在“1+1”并機系統時，根據系統規劃，每臺UPS容量不得大于50%，如果此次效率僅為90%以下，就算滿載效率達到95%以上，也是沒有意義的，所以要求UPS必須采取措施優化效率曲線，使UPS效率在較低負載時也能達到較高的效率。

除了提高UPS自身的效率之外，UPS的一些功能也可加以利用。比如像ECO經濟運行模式，其原理是在較好的市電環境下，激活此功能，使UPS由靜態旁路直接供電，此時逆變器處于待機狀態，正常工作但不輸出能量，_旦市電異常，UPS立即切換到逆變器供電狀態，切換時間一般在1毫秒以內，由于逆變器處于待機狀態，所以自身損耗很小，此時UPS的整機效率可以達~1J97%以上，比正常模式減少3%以上的損耗。

使用ECO模式必須具備2個條件：一是靜態旁路必須采用兩組高可靠晶閘管，不得采用接觸器加晶閘管的組合，因為接觸器吸合時接觸點會打火，一般工作數百次之后就不能正常工作，而晶閘管則不存在此問題，同時可以縮短切換時間。二是建議在較好的電力環境下使用，比如一級供電單位等。

四、降低輸入電流諧波，提高功率因數

諧波產生的根本原因是由于電力線路呈現一定阻抗，等效為電阻、電感和電容構成的無源網絡。由于非線性負載產生的非正弦電流，造成電路中電流和電壓畸變，稱為諧波。諧波的危害包括：引起電氣組件附加損耗和發熱(如電容、變壓器、電機等);電氣組件溫度升高，效率低，加速絕緣老化，降低使用壽命;干擾設備正常工作;無功功率增加，電力設備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設備);供電效率低;出現諧振，特別是柴油發電機發電時更嚴重;空開跳閘、熔絲熔斷、設備無故損壞。UPS對電網而言是一個非線性負載，在工作時會產生大量的諧波。以配置6脈沖整流器的UPS為例，其輸入功率因數一般為0.75左右，諧波大于30%。

降低諧波方法

(一)12脈沖整流器

其原理是在原有6脈沖整流器基礎上，在輸入側增加一個移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術方案后，可以將諧波降低至10%左右。優點是較為簡單，諧波改善明顯;缺點是對功率因數改善有限，價格略高。

(二)無源濾波器

依據LC濾波電路原理，對UPS產生的諧波進行濾除，并對功率因數進行補償。優點是技術簡單，成本較低;缺點是只能補償將點階次的諧波，同時受負載阻抗影響較大，無法適用于全功率段。

(三)有源濾波器

原理是利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。優點是可以補償多個階次的諧波，且不受負載阻抗大小的影響;缺點是購置成本較高。

(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數校正電路設計

整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導通，對輸入電壓波形進行分割，使輸入的電流波形盡量接近正弦波，并對輸入電壓和電流相位差進行補償。優點是體積輕，價格便宜，效果好;缺點是技術結構復雜，不易維護，受功率器件影響，目 前容量大小受到限制。

以上幾種技術，性能及投資對比，可以根據實際需求選擇合適的方案。

五、電池管理及配電管理技術

UPS都配備了電池，用戶在電池組上的投資往往占整個UPS供電系統投資的很大比例，甚至超過UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS主機。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料，都會對環境造成嚴重的污染。因此減少電池使用數量，延長電池循環使用壽命，不僅節省直接和間接的電池投資，而且還減少整個機房設備對環境的污染。所以UPS可以通過以下幾個技術實現電池的節能。

(一)并機共用電池組功能

共用電池組原理是通過特殊的整流器隔離故障，使并機系統中的2臺或多臺UPS的整流同步，母線均流，使系統中的各臺UPS母線直接并聯，然后將滿足系統后備時間要求的電池并聯后接人并聯母線系統中，實現電池的共享，減少電池投資。以“1+1”為例，傳統的UPS方案，系統后備—小時，考慮其中一臺UPS故障時，UPS2的電池不能為UPS1使用，所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時的電池組，才能保障系統在斷電后還能備用一小時。采用共用電池組方案后，因為UPS1故障后，系統中的電池仍能為UPS2提供能量，所以整個系統僅需配置一套一小時電池即可。這不僅節省了電池直接投資，同時也節約機房在空間、承重及空調等方面的投資，也降低了對環境的污染。

(二)智能電池管理技術

影響電池壽命的因素有很多，主要包括溫度、充電、放電、循環次數等。如果能夠對上述幾個因素進行綜合處理，可以大大延長電池的使用壽命，延長電池更換周期，節約電池投資。UPS的智能電池管理擊包括：電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫月智能放電終止電壓控制，除此之外還應具備電動檢測和電池漏液檢測功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數。通過上述幾種技術，可大幅度延長電池壽命2--3年。

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