不間斷電源的特點(diǎn)

UPS是針對(duì)中國(guó)電網(wǎng)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等對(duì)電源的可靠性要求，克服中、大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集中供電所造成的供電電網(wǎng)環(huán)境日益惡劣的問(wèn)題，以全新的數(shù)字技術(shù)研制出的第三代工頻純?cè)诰€式智能型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩(wěn)恒電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。

UPS和直流電源是企業(yè)重要的供電保障設(shè)備，傳統(tǒng)的維護(hù)管理包括：

①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風(fēng)機(jī)等易損件，大修時(shí)做電池活化等；

②改造或采用換代設(shè)備，使用高級(jí)工具測(cè)試電池性能。這種管理方式企業(yè)投入成本高，維護(hù)人員工作量大，不易實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，設(shè)備事故預(yù)防能力低。實(shí)施在線維護(hù)管理可避免傳統(tǒng)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(yǔ)“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫(xiě)，它可以保障計(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(pán)，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。

不間斷電源的工作過(guò)程

當(dāng)市電正常為380/220VAC時(shí)，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓，同時(shí)市電經(jīng)整流后對(duì)電池充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過(guò)隔離二極管開(kāi)關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒(méi)有切換時(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長(zhǎng)鳴告警。不間斷電源還有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過(guò)200%額定負(fù)載）時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)前面輸入空氣開(kāi)關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機(jī)即開(kāi)始恢復(fù)工作。

不間斷電源的作用

不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國(guó)防、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動(dòng)通訊、太陽(yáng)能儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。

不間斷電源的選購(gòu)

選用原因

電網(wǎng)存在至少九種問(wèn)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(lái)說(shuō)給電腦配備一臺(tái)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)器為核心的網(wǎng)絡(luò)中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺(tái)普通電腦，其使用三個(gè)月以后的數(shù)據(jù)文件等軟件價(jià)值就已經(jīng)超過(guò)了硬件價(jià)值，因此為防止數(shù)據(jù)丟失而配備UPS也是十分必須的。

選購(gòu)

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(duì)內(nèi)置開(kāi)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(duì)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。

首先要確定您的設(shè)備是多大功率的，一般來(lái)講普通PC機(jī)或工控機(jī)的功率在200W左右，蘋(píng)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(shuō)明書(shū)。

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(wú)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(xiāo)商有意或無(wú)意會(huì)混淆（VA）與（W）的區(qū)別，這點(diǎn)要提請(qǐng)用戶注意。

根據(jù)使用環(huán)境選擇可以分為工業(yè)級(jí)UPS和商業(yè)級(jí)UPS，工業(yè)級(jí)UPS適應(yīng)于環(huán)境比較惡劣的的地方，商業(yè)級(jí)UPS對(duì)環(huán)境的要求比較高。

UPS通常分為工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種。工頻機(jī)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(jī)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(guò)控制加在其門(mén)極的驅(qū)動(dòng)來(lái)控制IGBT的開(kāi)通與關(guān)斷，IGBT整流器開(kāi)關(guān)頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達(dá)上百KHz，相對(duì)于50Hz工頻， 稱(chēng)之為高頻UPS。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和高頻功率器件不斷問(wèn)世。中小功率段的UPS產(chǎn)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(diǎn)。但在高頻UPS功率段向中大功率過(guò)渡推進(jìn)的過(guò)程中。高頻拓?fù)銾PS在使用過(guò)程中暴露出一些固有缺點(diǎn)，并影響到UPS的安全使用和運(yùn)行。

采購(gòu)要點(diǎn)

一、穩(wěn)定性

　　因?yàn)閁PS是起保障作用的，因此它自身的穩(wěn)定性更為重中之重。所以，當(dāng)用戶選購(gòu)UPS產(chǎn)品的時(shí)候，不管是中小型企業(yè)用戶還是其他，首先必須考慮UPS產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品的質(zhì)量是用戶選用產(chǎn)品的第一要?jiǎng)t，通過(guò)質(zhì)量可以決定你會(huì)選擇什么品牌的產(chǎn)品，因?yàn)槲覀冋f(shuō)品牌之所以稱(chēng)為品牌，是因?yàn)樗缓芏嗳蓑?yàn)證過(guò)、認(rèn)可了，這是第一。

二、后備時(shí)間

　　后備時(shí)間是很多用戶在購(gòu)買(mǎi)UPS產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)關(guān)注比較多的一個(gè)指標(biāo)。從學(xué)術(shù)角度講，UPS就是停電后繼續(xù)為用戶供電，首先這是一個(gè)物理學(xué)，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(gè)干凈的電源，保護(hù)用戶的設(shè)備。

三、確定UPS的類(lèi)型

　　根據(jù)負(fù)載對(duì)輸出穩(wěn)定度、切換時(shí)間、輸出波形要求來(lái)確定是選擇在線式、在線互動(dòng)式、后備式以及正弦波、方波等類(lèi)型的UPS。

在線式UPS的輸出穩(wěn)定度、瞬間響應(yīng)能力比另外兩種強(qiáng)，對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)能力也較強(qiáng)。對(duì)一些較精密的設(shè)備、較重要的設(shè)備要采用在線式UPS。在一些市電波動(dòng)范圍比較大的地區(qū)，避免使用互動(dòng)式和后備式。如果要使用發(fā)電機(jī)配短延時(shí)UPS，推薦用在線式UPS。

四、服務(wù)能力

每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)、電力環(huán)境都不相同，電源保護(hù)要求也隨之變化。用戶在使用UPS時(shí)可能遇到種種問(wèn)題也不盡相同，用戶希望自己購(gòu)置的是完全適合實(shí)際需求的產(chǎn)品和服務(wù)，而且關(guān)心設(shè)備投資的周期、長(zhǎng)期回報(bào)率及投資風(fēng)險(xiǎn)。而現(xiàn)實(shí)是，絕大多數(shù)用戶缺乏這方面的專(zhuān)業(yè)人員，所以，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體系和主動(dòng)的服務(wù)態(tài)度也成為用戶選購(gòu)UPS時(shí)必須考慮的一個(gè)重要因素。

五、附件功能

　　為了提高系統(tǒng)的可靠性，建議采用UPS熱備份系統(tǒng)，可以系統(tǒng)串聯(lián)熱備份或并聯(lián)熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗余開(kāi)關(guān)?？梢赃x用遠(yuǎn)程監(jiān)控面板，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)端監(jiān)視和控制UPS工作。可以選用監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和UPS之間的智能化管理?？梢赃x用網(wǎng)絡(luò)適配器，實(shí)現(xiàn)UPS的網(wǎng)絡(luò)化管理（基于SNMP）。在某些多雨多雷地區(qū)，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的使用和對(duì)外設(shè)進(jìn)行保護(hù)。因?yàn)橥庠O(shè)越來(lái)越來(lái)齊全（如打印機(jī)、掃描儀），這部分設(shè)備也同樣需要保護(hù)。是否具備電纜線浪涌保護(hù)和數(shù)據(jù)浪涌保護(hù)？在無(wú)人值班時(shí)能否進(jìn)行自動(dòng)的系統(tǒng)關(guān)機(jī)？另外，因?yàn)橛脩羯逃玫淖烂娴腢PS多放在自己的身邊，所以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)風(fēng)格、制造工藝方面也是需要考慮的。

區(qū)別

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(tái)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(duì)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：

（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

購(gòu)買(mǎi)須知

在購(gòu)買(mǎi)電池后備系統(tǒng)時(shí)，需要知道這些設(shè)備的以下信息：

UPS電池供電的時(shí)間長(zhǎng)短

UPS在使用待機(jī)電源時(shí)是否向服務(wù)器提供警告系統(tǒng)

UPS是否包含可以消除輸入的瞬態(tài)噪聲的電源調(diào)節(jié)功能

電池的壽命和它的性能如何隨時(shí)間而降低

在電池不再能夠提供后備功率時(shí)設(shè)備是否發(fā)出警告

何時(shí)需要替換電池

一般情況下還需要了解要掛接UPS的設(shè)備的電源要求。對(duì)服務(wù)器裝置而言，這可能包括CPU（和其他附加的設(shè)備）、監(jiān)視器、外部路由器、集中器單元和布線中心，設(shè)備的背面提供了有關(guān)這些設(shè)備的電源要求，設(shè)備上的標(biāo)牌列出了各單元使用的功率。UPS具有一個(gè)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(shè)備的各個(gè)功率要求加起來(lái)，再去購(gòu)買(mǎi)可以處理這么大負(fù)荷的UPS。先從要掛接的每種設(shè)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(shè)備的值加起來(lái)，再去選擇一個(gè)處理能力比該負(fù)荷高出20%的UPS。

掛接到文件服務(wù)器的UPS通常需要一個(gè)附加電纜，用于在UPS使用后備電源時(shí)警告文件服務(wù)器，服務(wù)器于是將進(jìn)行關(guān)機(jī)程序。請(qǐng)記住查問(wèn)UPS供應(yīng)商，確保用戶的操作系統(tǒng)可以使用此功能。

某些供應(yīng)商已經(jīng)為他們的電源保護(hù)設(shè)備開(kāi)發(fā)出某些高級(jí)功能。American Power Conversion的Smart-UPS系列通過(guò)一種稱(chēng)為PowerChute的軟件控制程序?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)管理員提供診斷信息。該軟件安裝在服務(wù)器上并通過(guò)電纜與UPS通信，這樣，管理員可以跟蹤電源質(zhì)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(qiáng)度、線路電壓和UPS負(fù)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(zhuān)用的蓄電池測(cè)量?jī)x,但是一般的用戶很少有這種儀器,都只有一只萬(wàn)用表.下面幾點(diǎn)維修中判斷蓄電池好壞的幾點(diǎn)總結(jié),以供參考。

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

2、 帶載測(cè)量：若外觀無(wú)異常，UPS工作于電池模式下，帶一定量的負(fù)載，若放電時(shí)間明顯短于正常放電時(shí)間，充電8小時(shí)以后，乃不能恢復(fù)正常的備用時(shí)間，判定電池老化。

3、 用萬(wàn)用表測(cè)量：

A 、電池放電模式下測(cè)量：測(cè)量電池組中各個(gè)電池端電壓，若其中一個(gè)或多個(gè)電池端電壓顯明高于或低于標(biāo)稱(chēng)電壓（標(biāo)稱(chēng)電壓12V/節(jié)），判斷電池老化。

B 、 市電模式下測(cè)量：電池組中各個(gè)電池端的充電電壓，若其中一個(gè)或多個(gè)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(cè)電池組的總電壓：電池組總電壓明顯低于標(biāo)稱(chēng)值（以C1K電池組標(biāo)稱(chēng)值是36V為例），充電8小時(shí)后乃不能恢復(fù)到正常值，即使恢復(fù)到正常值，放電時(shí)間達(dá)不到正常放電時(shí)間，判定電池老化。

D、電池開(kāi)機(jī)測(cè)量：UPS不開(kāi)機(jī)，也不要接市電，先用萬(wàn)用表測(cè)量電池組總電壓，以C1K為例，此時(shí)電壓可能在36V-40V之間，屬于正常值，表筆不要離開(kāi)，一直盯住萬(wàn)用表的指示，然后接開(kāi)機(jī)鍵，若此時(shí)電池總電壓馬上降至30V以下乃至十幾伏，UPS馬上自動(dòng)關(guān)機(jī)，關(guān)機(jī)后電壓立即恢復(fù)到原有值。判定電池老化。

UPS為何要同交流穩(wěn)壓電源搭配使用？

因?yàn)橹袊?guó)電網(wǎng)存在的問(wèn)題是：電網(wǎng)突然停電或來(lái)電時(shí)電壓不穩(wěn)，忽高忽低，高電壓涌流，瞬態(tài)脈沖電壓過(guò)高頻率誤差太大，單用UPS只能解決掉電，而影響存盤(pán)使資料丟失，而無(wú)法對(duì)電波的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾。

針對(duì)以上，常用解決的方法是：對(duì)電壓忽高忽低，電流增加或減弱，相位不正確及電網(wǎng)中的雜質(zhì)只能用凈化穩(wěn)壓電源來(lái)解決。由于電網(wǎng)突然掉電或瞬態(tài)干擾和頻率誤差較大將影響系統(tǒng)信息的傳導(dǎo)和重要資料被刪除，需要UPS來(lái)解決。因而UPS電源要同凈化穩(wěn)壓器一起搭配使用，才能解決電源的質(zhì)量問(wèn)題，才能符合計(jì)算機(jī)的要求。

不間斷電源的發(fā)展前景

（1）高效率、高可靠性

由于IT 設(shè)備不斷增多、用電量加劇、機(jī)房面積緊張、低耗節(jié)能需求等客觀因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術(shù)倍受關(guān)注。為提高UPS 運(yùn)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(yīng)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)也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業(yè)界正逐步推廣UPS 內(nèi)部多模塊冗余并聯(lián)運(yùn)行、甚至多臺(tái)UPS 組成的系統(tǒng)冗余運(yùn)行技術(shù)，在并聯(lián)運(yùn)行中，當(dāng)單一模塊或單機(jī)發(fā)生故障時(shí)，其功能則自動(dòng)轉(zhuǎn)由冗余單元承擔(dān)，大大提高了UPS 供電系統(tǒng)的可靠性。

（2）大功率化、模塊化

由于IT 行業(yè)迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量也在以爆炸式的速度持續(xù)增長(zhǎng)，隨之而來(lái)功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發(fā)展，另一方面為應(yīng)對(duì)不間斷電源容量分期擴(kuò)充的需求，產(chǎn)品模塊化已是不可阻擋的趨勢(shì)。更個(gè)性化的用戶需求、更龐大的數(shù)據(jù)中心規(guī)模及更高的維護(hù)成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設(shè)備，針對(duì)不同行業(yè)領(lǐng)域的全套電源供應(yīng)與管理解決方案才將倍受市場(chǎng)青睞。

行業(yè)內(nèi)針對(duì)模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個(gè)方向：一是單機(jī)冗余化，即通過(guò)多模塊冗余并聯(lián)構(gòu)成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標(biāo)得到了質(zhì)的飛躍；二是全模塊化結(jié)構(gòu)，即一個(gè)模塊是一臺(tái)完整的UPS，通過(guò)冗余并聯(lián)直接構(gòu)成中等功率UPS，在兼顧可用性指標(biāo)的同時(shí)還具有良好的性價(jià)比。

（3）高頻化

相比傳統(tǒng)的工頻UPS，高頻UPS 采用功率因數(shù)校正和高頻軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，省去了工頻電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，因此運(yùn)行效率更高、對(duì)電網(wǎng)的諧波污染及無(wú)功消耗極小，完全能夠滿足國(guó)內(nèi)外相關(guān)電力行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行噪音、節(jié)能環(huán)保等方面效果顯著，因此越來(lái)越受到用戶認(rèn)可。

（4）數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在當(dāng)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(shù)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(duì)用戶需求的匹配性；而數(shù)字化控制技術(shù)則會(huì)在UPS 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行信號(hào)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(jié)的控制參數(shù)優(yōu)化統(tǒng)一后發(fā)送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統(tǒng)的運(yùn)行更具效率，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定的通信與均流，并獲取優(yōu)良的電磁兼容指標(biāo)。智能化主要貫穿于UPS 系統(tǒng)的控制、檢測(cè)與通信過(guò)程中，完全由計(jì)算機(jī)管理。計(jì)算機(jī)及其外設(shè)能自主應(yīng)付一些可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行自動(dòng)處理和調(diào)整，發(fā)出預(yù)警、告警信息等。通信設(shè)施所處環(huán)境日趨復(fù)雜，增大了維護(hù)難度，對(duì)電源設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理提出了新的要求。網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)可通過(guò)對(duì)UPS 配置與計(jì)算機(jī)互連的軟硬件接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)資料的雙重保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程事件記錄和監(jiān)測(cè)控制、故障告警、參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分析等功能，使維護(hù)人員更為輕松、安全、高效地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、控制等維護(hù)工作。

（5）綠色、節(jié)能、環(huán)保

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

發(fā)展

飛輪式

在使用電池的時(shí)代之前，不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電能供應(yīng)，這種不間斷電源被稱(chēng)為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動(dòng)機(jī)、飛輪、柴油機(jī)（或汽油機(jī)）及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下，由整流器提供的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡，此時(shí)不間斷電源起過(guò)濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，飛輪繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。

由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音同時(shí)體積也較大，因此被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場(chǎng)合，通常情況下不間斷電源會(huì)使用蓄電池來(lái)提供電力。

蓄電池式

自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)通用電氣公司研究生產(chǎn)不間斷電源以來(lái)，不間斷電源一直在被改進(jìn)，但是其基本原理沒(méi)有重大變化。

現(xiàn)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(wǎng)另一端連接電器負(fù)載。在電網(wǎng)電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網(wǎng)電源為自身充電，在電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放，供負(fù)載使用。它按工作方式通常分為在線式和后備式（亦稱(chēng)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(lái)擬合正弦波亦稱(chēng)PWM技術(shù)）等。

ups分類(lèi)

UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(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(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，但由于結(jié)構(gòu)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(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)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(jī)輸出可做到0.25KW~2KW，當(dāng)市電在170V~264V間變化時(shí)，向用戶提供經(jīng)調(diào)壓器處理的市電；當(dāng)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提供50Hz方波電源。

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(wèn)題，如四通PS系列，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(wèn)題；由于需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。

在線互動(dòng)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)，轉(zhuǎn)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(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。

UPS優(yōu)點(diǎn)

不間斷電源的主要優(yōu)點(diǎn)，在于它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時(shí)，UPS把交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成穩(wěn)定無(wú)雜質(zhì)的交流電，給后級(jí)負(fù)載使用 。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(huì)啟用備用能源-蓄電池，UPS的整流電路會(huì)關(guān)斷，相應(yīng)的，會(huì)把蓄電池的直流電逆變成穩(wěn)定無(wú)雜質(zhì)的交流電，繼續(xù)給后級(jí)負(fù)載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來(lái)。圖1是典型的UPS框圖。

當(dāng)然，UPS的不間斷供電時(shí)間不是無(wú)限的，這個(gè)時(shí)間受制于蓄電池自身儲(chǔ)存能量的大小。如果發(fā)生交流停電，那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時(shí)間內(nèi)，您需要做的就是趕緊恢復(fù)交流電，比如啟用備用交流電回路、啟用油機(jī)發(fā)電，實(shí)在不行，就只能緊急存盤(pán)，保存勞動(dòng)成果，等待交流電恢復(fù)正常后再繼續(xù)。

不間斷電源的解決方案

方案總述

電力操作電源是為電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)設(shè)備提供獨(dú)立電源的設(shè)備。同時(shí)，一些重要的動(dòng)力負(fù)荷電源，如保證發(fā)電機(jī)組，大型廠用電設(shè)備起停的潤(rùn)滑油泵電源系統(tǒng)，氫密封油電系統(tǒng)電源，主要的熱工動(dòng)力電源，以及UPS不間斷電源和事故照明電源系統(tǒng)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(tǒng)同等可靠的直流電源系統(tǒng)供電。因此，電力系統(tǒng)直流操作電源對(duì)于可靠性的要求極高。無(wú)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(fā)電廠等，均要求直流供電系統(tǒng)的高可靠性。通過(guò)對(duì)電源系統(tǒng)的的合理設(shè)計(jì)，各分立部件的可靠性保證及協(xié)同工作，以及冗余配置方案，可以滿足電力系統(tǒng)對(duì)于直流操作電源系統(tǒng)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(gè)系統(tǒng)的能源由市電與蓄電池組共同提供。

電廠是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的特殊生產(chǎn)企業(yè)，自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備依賴于供電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中，大容量機(jī)組發(fā)電機(jī)的DCS控制系統(tǒng)，包括各種熱工自動(dòng)裝置，如自動(dòng)調(diào)節(jié)用組裝儀表、汽輪機(jī)電液數(shù)字調(diào)節(jié)裝置、鍋爐聯(lián)鎖及安全監(jiān)察系統(tǒng)FSSS、汽機(jī)監(jiān)視儀表（TSI）、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）等，都需要有一個(gè)可靠的電源，該電源要求無(wú)論在機(jī)組本身廠用電中斷還是電網(wǎng)故障時(shí)，都不應(yīng)中斷供電，這就要求大容量機(jī)組中不但有可以使機(jī)組安全停機(jī)的事故保安電源，而且要求有一個(gè)為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質(zhì)且不間斷供電的交流不停電電源。

1、DCS系統(tǒng)電源保護(hù)方案：

市面上電力專(zhuān)用電源采用冗余供電系統(tǒng)，針對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用負(fù)載及環(huán)境，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)制造的工業(yè)級(jí)交流保護(hù)電源，能夠充分滿足電力DCS系統(tǒng)等負(fù)載對(duì)供電可靠性的要求。

（圖：UPS應(yīng)用方案）

方案的優(yōu)點(diǎn)：

1） 為電力行業(yè)量身定制的專(zhuān)業(yè)型UPS，適應(yīng)電力行業(yè)內(nèi)部的惡劣電網(wǎng)環(huán)境，既滿足了電力行業(yè)的負(fù)載需求，又可以讓用戶不必再為負(fù)載的三相不平衡而煩惱。

2） 1+1冗余并聯(lián)的工作方式，讓本來(lái)已經(jīng)很可靠的供電系統(tǒng)再增加一把安全鎖，滿足電力行業(yè)用戶對(duì)UPS高可靠性指標(biāo)的極限需要。

3） 充分利用電力行業(yè)的220V/110V大容量電池組，可最大限度的延長(zhǎng)UPS的后備時(shí)間，并節(jié)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(shí)現(xiàn)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(diǎn)監(jiān)控信號(hào)，可納入電廠自身的DCS監(jiān)控系統(tǒng)；出現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)上報(bào)，便于值班人員對(duì)UPS的實(shí)時(shí)監(jiān)控大型數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)主要分電源、環(huán)境控制和機(jī)房監(jiān)控管理系統(tǒng)。由于大型數(shù)據(jù)中心承載企業(yè)、集團(tuán)、機(jī)構(gòu)的核心業(yè)務(wù)，重要性高，不允許業(yè)務(wù)中斷。因而大型數(shù)據(jù)中心一般根據(jù)TIA942標(biāo)準(zhǔn)的Tier4標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，可靠性要求99.99999%以上，以保證異常故障和正常維護(hù)情況下，數(shù)據(jù)中心正常工作，核心業(yè)務(wù)不受影響。

1、電源系統(tǒng)，通常選用多路市電源互為備份，并且機(jī)房設(shè)有專(zhuān)用柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為備用電源系統(tǒng)，市電電源間、市電電源和柴油發(fā)電機(jī)間通過(guò)ATS（自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)）進(jìn)行切換，為數(shù)據(jù)中心內(nèi)UPS（不間斷供電電源）、機(jī)房空調(diào)、照明等設(shè)備供電。由于大型數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)重要性，通常采用雙母線的供電方案供電，滿足大型數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等IT設(shè)備高可靠性用電要求。雙母線供電系統(tǒng)，有兩套獨(dú)立UPS供電系統(tǒng)（包含UPS配電系統(tǒng)），在任一套供電母線（供電系統(tǒng)）需要維護(hù)或故障等無(wú)法正常供電的情況下，另一套供電母線仍能承擔(dān)所有負(fù)載，保證機(jī)房業(yè)務(wù)供電，確保數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)不受影響。在UPS輸出到服務(wù)器等IT設(shè)備輸入間，選用SPM（服務(wù)器電源管理器）進(jìn)行電源分配和供電管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)機(jī)柜用電監(jiān)控管理，提高供電系統(tǒng)的可靠性和易管理性。對(duì)于雙路電源的服務(wù)器等IT設(shè)備，直接從雙母線供電系統(tǒng)的兩套母線引人電源，即可保證其用電高可靠性。對(duì)于單路電源的服務(wù)器等IT設(shè)備，通常選用STS（靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)）為其選擇切換一套供電母線供電。在供電母線無(wú)法正常供電時(shí)，STS將自動(dòng)快速切換到另一套供電正常的母線供電，確保服務(wù)器等IT設(shè)備的可靠用電。

2、環(huán)境控制系統(tǒng)，通常選用機(jī)房精密空調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)中心的環(huán)境調(diào)節(jié)，確保服務(wù)器等IT設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境。對(duì)于發(fā)熱量大的服務(wù)器等IT設(shè)備，通常選用高通孔率（一般大于70%）網(wǎng)孔門(mén)的機(jī)柜，提高機(jī)柜進(jìn)出風(fēng)量；將機(jī)柜面對(duì)面、背對(duì)背布置，在機(jī)房?jī)?nèi)形成冷熱隔離的風(fēng)道，提高制冷效率；空調(diào)采用下送風(fēng)方式，確保機(jī)房送風(fēng)均勻，提高制冷效率。

在某些功率密度特別高場(chǎng)合（發(fā)熱量超過(guò)5kw/機(jī)柜），往往容易產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，形成故障隱患。為消除局部熱點(diǎn)，需要采用相應(yīng)的高熱密度解決方案，如開(kāi)放式方案即為在局部熱點(diǎn)發(fā)生處加裝制冷終端XD，加強(qiáng)局部制冷能力，以消除局部熱點(diǎn)；封閉式方案即為高功率密度設(shè)備放置在封閉機(jī)柜內(nèi)，通過(guò)機(jī)柜內(nèi)制冷循環(huán)，高效率制冷散熱。

3、機(jī)房監(jiān)控管理系統(tǒng)，大型數(shù)據(jù)中心需要對(duì)電源、空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，同時(shí)還需要對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境，如溫濕度、漏水、煙感等參量進(jìn)行監(jiān)控，確保數(shù)據(jù)中心工作在一個(gè)正常的范圍之內(nèi)。并對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境量實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)房無(wú)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(tài)開(kāi)關(guān)(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(jiǎn)述如下：

1.充電器的作用

從主電源吸收能量，經(jīng)過(guò)橋式可控硅整流電路、阻容濾波電路，產(chǎn)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(lái)的直流電轉(zhuǎn)變成交流電輸出。有的也稱(chēng)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(duì)UPS電源輸出波形、效率、可靠性、瞬態(tài)響應(yīng)、噪聲、體積、重量等方面有著決定性的影響。一臺(tái)UPS電源性能好壞，主要是由逆變器的性能來(lái)決定的。

3.靜態(tài)開(kāi)關(guān)的主要作用

靜態(tài)開(kāi)關(guān)主要作用是保證UPS電源系統(tǒng)不間斷供電。當(dāng)UPS電源正常供電時(shí)，逆變器輸出交流電作為計(jì)算機(jī)設(shè)備的主要電源(或者由市電經(jīng)穩(wěn)壓器后直接供計(jì)算機(jī)用電)。在下列情況出現(xiàn)時(shí):

①當(dāng)計(jì)算機(jī)設(shè)備起動(dòng)或發(fā)生浪涌超負(fù)載;

②當(dāng)逆變器發(fā)生故障。

通過(guò)電壓檢測(cè)信號(hào)，靜態(tài)開(kāi)關(guān)迅速將負(fù)載由逆變器供電轉(zhuǎn)移到市電供電。一旦恢復(fù)正常，經(jīng)檢測(cè)市電與逆變器電壓同步、同頻時(shí)，又轉(zhuǎn)為逆變器供電。靜態(tài)開(kāi)關(guān)，就是完成轉(zhuǎn)換并保證轉(zhuǎn)換可靠、不間斷供電的關(guān)鍵設(shè)備。

4.蓄電池的主要作用

蓄電池是儲(chǔ)存電能的裝置。在正常供電時(shí)，直流電源對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。它將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能貯存起來(lái)。當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS電源將依靠?jī)?chǔ)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(xué)能轉(zhuǎn)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(guò)合理的控制，使UPS電源按設(shè)計(jì)要求給計(jì)算機(jī)提供穩(wěn)定可靠的電能

監(jiān)控系統(tǒng)

總控站（后臺(tái)）

由監(jiān)控站、工程維護(hù)站、系統(tǒng)接口等構(gòu)成，運(yùn)用管理分析軟件處理接收的數(shù)據(jù)并通過(guò)Web發(fā)布。工程維護(hù)人員登錄服務(wù)器可查看全廠所有在線設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及完善的歷史、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)。

設(shè)備控制站

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要，可選擇監(jiān)控功能儀或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息采集儀（EII）。EII通過(guò)RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設(shè)備通信，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包，接入局域網(wǎng)，傳送至主控室服務(wù)器。獨(dú)立完整的ES包括以下部分：

系統(tǒng)主機(jī)：由下行串口通道、數(shù)據(jù)處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過(guò)RS-485總線訪問(wèn)電池電壓采集模塊，采集數(shù)據(jù)，管理電壓采集模塊，數(shù)據(jù)處理器完成數(shù)據(jù)解壓、數(shù)據(jù)計(jì)算、存儲(chǔ)管理，將處理后的數(shù)據(jù)一部分送往顯示器，另一部分由上行串口通道發(fā)送至協(xié)議處理器，或傳給上一層管理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)采集組：可根據(jù)用戶需要確定采集數(shù)據(jù)要求及配置相應(yīng)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(qiáng)，可靠性、安全性高。數(shù)據(jù)采集可分組，每個(gè)模塊可對(duì)一定數(shù)量電池進(jìn)行電壓采集，可配備電流、溫度傳感器，模塊間與系統(tǒng)主機(jī)一般采用RS-485連接。

協(xié)議處理器：具有協(xié)議處理程序的接口板，處理各種通信協(xié)議?？蓪?shí)現(xiàn)：①將主機(jī)發(fā)送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協(xié)議編碼、打包、發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器;②將遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)出的遙控、遙調(diào)指令經(jīng)過(guò)解碼發(fā)給主機(jī)，實(shí)時(shí)控制。

放電模塊：可快速測(cè)出電池直流內(nèi)阻，瞬間測(cè)試電池性能，大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負(fù)荷。

遠(yuǎn)程服務(wù)器：實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信，通過(guò)局域崗遠(yuǎn)程訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)的蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，接收、分析數(shù)據(jù)，通過(guò)Web服務(wù)器發(fā)布數(shù)據(jù)。

通信網(wǎng)絡(luò)

聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各分站（采集監(jiān)控站），采用光纖作為數(shù)據(jù)通信主干線，組成全廠UPS和直流電源在線監(jiān)控的局域網(wǎng)。

不間斷電源的技術(shù)應(yīng)用

一、概述

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及基層央行對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)認(rèn)識(shí)的不斷加深，中心機(jī)房建設(shè)和改造，近幾年如火如荼。但隨之而來(lái)的就是日益龐大的電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)，中心機(jī)房在建設(shè)中的投資，其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設(shè)施占了一半以上的投資比例，高額的電能消耗使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本居高不中心機(jī)房面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。

降低中心機(jī)房的運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能降耗成了基層央行有關(guān)部門(mén)關(guān)注的問(wèn)題，節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機(jī)房環(huán)境的節(jié)能，包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設(shè)備節(jié)能，減少I(mǎi)T設(shè)備的能耗;最后是IT設(shè)備內(nèi)部各集成電路的節(jié)能，比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的最重要一環(huán)，機(jī)房幾乎所有的IT設(shè)備由UPS供電，提高運(yùn)行時(shí)的能效勢(shì)在必行。UPS的節(jié)能必須從方案、電池、配電等方面全方位進(jìn)行。

二、按需擴(kuò)容的柔性規(guī)劃

一般地市級(jí)中心機(jī)房的建設(shè)都不是一步到位，會(huì)考慮今后未來(lái)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(jī)，結(jié)果初期負(fù)載只有規(guī)劃容量的10%～20%，沒(méi)等承載所規(guī)劃的負(fù)載就進(jìn)入了設(shè)備淘汰期。這不僅造成投資的浪費(fèi)，而且也無(wú)法使UPS運(yùn)行在較高的效率點(diǎn)，造成電能的浪費(fèi)。如何避免這種情況的發(fā)生，從UPS供電系統(tǒng)角度考慮，應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面。

供電方案設(shè)計(jì)

(一)供電方案設(shè)計(jì)

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(diǎn)是一臺(tái)UPS為一臺(tái)或多臺(tái)負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)UPS供電異常而造成大面積停電;缺點(diǎn)是UPS分散布置，不便管理，而且布線不易規(guī)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(tǒng)直接對(duì)機(jī)房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是如果UPS系統(tǒng)異常，容易引起大面積停電事故，此缺點(diǎn)可以通過(guò)采用各種并聯(lián)構(gòu)架來(lái)避免。因此，以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，目 前的中心機(jī)房一般都采用集中供電方案，也集中了供電的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)機(jī)房UPS裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)一定限度時(shí)，建議將機(jī)房按幾期規(guī)劃分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行供電。

(二)UPS在線并機(jī)擴(kuò)容功能

機(jī)房UPS容量的規(guī)劃，可以根據(jù)不同時(shí)期的負(fù)載容量要求采用逐步擴(kuò)容的方案，使投資方案更經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也能使UPS工作于較佳的效率點(diǎn)。目 前中、大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機(jī)功能，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也為機(jī)房擴(kuò)容提供了條件。只要規(guī)劃時(shí)在UPS前后配電箱預(yù)留足量的空氣開(kāi)關(guān)，并在機(jī)房規(guī)劃相應(yīng)空間，即可實(shí)現(xiàn)UPS并機(jī)擴(kuò)容功能。關(guān)鍵是并機(jī)的過(guò)程處理，多種品牌UPS并機(jī)時(shí)需要對(duì)UPS的設(shè)置進(jìn)行修正，此時(shí)要求UPS必須在維修旁路狀態(tài)工作，UPS由市電直接帶載，如果此時(shí)市電波動(dòng)較大甚至停電，將造成系統(tǒng)的大面積癱瘓。所以并機(jī)擴(kuò)容必須具備在線并機(jī)功能，即UPS并機(jī)擴(kuò)容時(shí)，只需將新增UPS軟件修改至與原UPS系統(tǒng)一致后，在不關(guān)閉原有UPS系統(tǒng)的情況下直接將新增UPS并入原有系統(tǒng)即可，擴(kuò)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(fēng)險(xiǎn)操作。

采用模塊化

(三)采用模塊化UPS實(shí)現(xiàn)逐步擴(kuò)容

目 前，模塊化UPS已經(jīng)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)應(yīng)用，模塊化UPS特點(diǎn)主要包括：可擴(kuò)容、平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)短、可經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余并機(jī)。以臺(tái)達(dá)C系~IJUPS為例，每個(gè)模塊為20kVA，整個(gè)系統(tǒng)最大可擴(kuò)容至160kVA，可以根據(jù)機(jī)房的實(shí)際容量需求，逐步擴(kuò)容，只要在機(jī)房初期規(guī)劃好配電容量即可。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)“N+X”冗余比較劃算，以60kVA的容量要實(shí)現(xiàn)“N+I”冗余為例，傳統(tǒng)方案必須擴(kuò)容一臺(tái)60kVAUPS，而采用模塊化UPS，則只需擴(kuò)容一個(gè)20kVA的模塊即可，節(jié)省大筆資金的投入。

三、提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線

目 前UPS均為在線式雙變換構(gòu)架，在其工作時(shí)整流器、逆變器均存在功率損耗。以一個(gè)容量為60kVA的UPS為例，每度電按1.2元計(jì)算，UPS效率每提高1%，一年節(jié)省的電費(fèi)為5045.76元?？梢?jiàn)提高UPS的工作效率，可以為數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費(fèi)，也是降低整個(gè)機(jī)房能耗的最直接方法。因此采購(gòu)UPS應(yīng)盡量采購(gòu)效率更高的UPS。

當(dāng)然UPS效率高不僅僅是滿載時(shí)效率高，同時(shí)也必須具備一個(gè)較高的效率曲線，特別是在“1+1”并機(jī)系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，每臺(tái)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(dá)到95%以上，也是沒(méi)有意義的，所以要求UPS必須采取措施優(yōu)化效率曲線，使UPS效率在較低負(fù)載時(shí)也能達(dá)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(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，其原理是在較好的市電環(huán)境下，激活此功能，使UPS由靜態(tài)旁路直接供電，此時(shí)逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，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(tài)，切換時(shí)間一般在1毫秒以內(nèi)，由于逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，所以自身?yè)p耗很小，此時(shí)UPS的整機(jī)效率可以達(dá)~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(gè)條件：一是靜態(tài)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?yàn)榻佑|器吸合時(shí)接觸點(diǎn)會(huì)打火，一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作，而晶閘管則不存在此問(wèn)題，同時(shí)可以縮短切換時(shí)間。二是建議在較好的電力環(huán)境下使用，比如一級(jí)供電單位等。

四、降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)

諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力線路呈現(xiàn)一定阻抗，等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。由于非線性負(fù)載產(chǎn)生的非正弦電流，造成電路中電流和電壓畸變，稱(chēng)為諧波。諧波的危害包括：引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱(如電容、變壓器、電機(jī)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(shè)備正常工作;無(wú)功功率增加，電力設(shè)備有功容量降低(如變壓器、電纜、配電設(shè)備);供電效率低;出現(xiàn)諧振，特別是柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)更嚴(yán)重;空開(kāi)跳閘、熔絲熔斷、設(shè)備無(wú)故損壞。UPS對(duì)電網(wǎng)而言是一個(gè)非線性負(fù)載，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)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(shù)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(chǔ)上，在輸入側(cè)增加一個(gè)移相變壓器和6脈沖整流器。采用該技術(shù)方案后，可以將諧波降低至10%左右。優(yōu)點(diǎn)是較為簡(jiǎn)單，諧波改善明顯;缺點(diǎn)是對(duì)功率因數(shù)改善有限，價(jià)格略高。

(二)無(wú)源濾波器

依據(jù)LC濾波電路原理，對(duì)UPS產(chǎn)生的諧波進(jìn)行濾除，并對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單，成本較低;缺點(diǎn)是只能補(bǔ)償將點(diǎn)階次的諧波，同時(shí)受負(fù)載阻抗影響較大，無(wú)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(dǎo)體器件向電網(wǎng)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(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。優(yōu)點(diǎn)是可以補(bǔ)償多個(gè)階次的諧波，且不受負(fù)載阻抗大小的影響;缺點(diǎn)是購(gòu)置成本較高。

(四)高頻IGBT整流及PFC功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)

整流器原理是采用高頻率PWM控制IGBT導(dǎo)通，對(duì)輸入電壓波形進(jìn)行分割，使輸入的電流波形盡量接近正弦波，并對(duì)輸入電壓和電流相位差進(jìn)行補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)是體積輕，價(jià)格便宜，效果好;缺點(diǎn)是技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)，受功率器件影響，目 前容量大小受到限制。

以上幾種技術(shù)，性能及投資對(duì)比，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的方案。

五、電池管理及配電管理技術(shù)

UPS都配備了電池，用戶在電池組上的投資往往占整個(gè)UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例，甚至超過(guò)UPS本身的投資，而電池的使用年限明顯低于UPS主機(jī)。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(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此減少電池使用數(shù)量，延長(zhǎng)電池循環(huán)使用壽命，不僅節(jié)省直接和間接的電池投資，而且還減少整個(gè)機(jī)房設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染。所以UPS可以通過(guò)以下幾個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池的節(jié)能。

(一)并機(jī)共用電池組功能

共用電池組原理是通過(guò)特殊的整流器隔離故障，使并機(jī)系統(tǒng)中的2臺(tái)或多臺(tái)UPS的整流同步，母線均流，使系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS母線直接并聯(lián)，然后將滿足系統(tǒng)后備時(shí)間要求的電池并聯(lián)后接人并聯(lián)母線系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電池的共享，減少電池投資。以“1+1”為例，傳統(tǒng)的UPS方案，系統(tǒng)后備—小時(shí)，考慮其中一臺(tái)UPS故障時(shí)，UPS2的電池不能為UPS1使用，所以UPS1和UPS2必須各配置一套-4,時(shí)的電池組，才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時(shí)。采用共用電池組方案后，因?yàn)閁PS1故障后，系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量，所以整個(gè)系統(tǒng)僅需配置一套一小時(shí)電池即可。這不僅節(jié)省了電池直接投資，同時(shí)也節(jié)約機(jī)房在空間、承重及空調(diào)等方面的投資，也降低了對(duì)環(huán)境的污染。

(二)智能電池管理技術(shù)

影響電池壽命的因素有很多，主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠?qū)ι鲜鰩讉€(gè)因素進(jìn)行綜合處理，可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命，延長(zhǎng)電池更換周期，節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理?yè)舭ǎ弘姵鼐〕涔芾?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(yīng)具備電動(dòng)檢測(cè)和電池漏液檢測(cè)功能。另外還可以選壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過(guò)上述幾種技術(shù)，可大幅度延長(zhǎng)電池壽命2--3年。