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UPS電源的基本原理和注意事項(xiàng)

添加時間：2018-11-21 17:05:30   瀏覽：

UPS是不間斷電源(UninterruptiblePowerSystem)的英文名稱的縮寫，它伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而出現(xiàn)

，是計(jì)算機(jī)常用的外圍設(shè)備之一
。實(shí)際上
，UPS是一種含有儲能裝置
，并以逆變器為主要組成部分的恒壓恒額的不間斷電源
。UPS在其發(fā)展初期
，僅被視為一種備用電源
。后來
，由于電壓浪涌、電壓尖峰
、電壓瞬變、電壓跌落
、持續(xù)過壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質(zhì)量問題
，使計(jì)算機(jī)等設(shè)備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損
、信息丟失、磁盤程序被沖掉等嚴(yán)重后果
，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失
。因此
，UPS日益受到重視
，并逐漸發(fā)展成一種具備穩(wěn)壓
、穩(wěn)頻
、濾波、抗電磁和射頻干擾
、防電壓浪涌等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。



        目前在市場上可以購買到種類繁多的UPS電源設(shè)備

，其輸出功率從500VA到3000kVA不等。當(dāng)有市電供給UPS的時候
，UPS對市電進(jìn)行穩(wěn)壓(220V±5%)后為計(jì)算機(jī)供電
。此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器
，同時它還向機(jī)內(nèi)電池充電
。因UPS設(shè)計(jì)的不同，UPS適應(yīng)的范圍也不同，UPS輸出電壓在±10-15%的變化一般屬正常的計(jì)算機(jī)使用電壓
。當(dāng)市電異?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">；蛘咧袛鄷r
，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能通過逆變轉(zhuǎn)換供給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
，以維持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常工作并保護(hù)計(jì)算機(jī)的軟硬件不受損失。



        UPS的分類與特點(diǎn)
        UPS電源按其工作方式可分為后備式和在線式兩大類

，按其輸出波形又可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。后備式UPS電源在市電正常供電時
，市電通過交流旁路通道再經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)直接向負(fù)載提供電源
，機(jī)內(nèi)的逆變器處于停止工作狀態(tài)。這種UPS電源在實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺穩(wěn)壓性能極差的市電穩(wěn)壓器
。它除了對市電電壓的幅度波動有所改善外，對市電電壓的頻率不穩(wěn)
、波形畸變以及從電網(wǎng)串入的干擾等不良影響基本上沒有任何改善
。只有當(dāng)市電供電中斷或低于170V時
，蓄電池才對UPS的逆變器供電
，并向負(fù)載提供穩(wěn)壓
、穩(wěn)頻的交流電源
。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率高、噪音低
、價格相對便宜
，主要適用于市電波動不大
、對供電質(zhì)量要求不高的場合
。

 

        在線式UPS電源在市電正常供電時

，首先將市電交流電源變成直流電源
，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波
，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負(fù)載提供交流電源
。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對負(fù)載提供交流電源
。因此
，對在線式UPS電源而言，在正常情況下
，無論有無市電，它總是由UPS電源的逆變器對負(fù)載供電
，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動及干擾帶來的影響。顯而易見
，在線式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源
，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)對負(fù)載的穩(wěn)頻
、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時
，其轉(zhuǎn)換時間為零。方波輸出的UPS電源帶負(fù)載能力差(負(fù)載量僅為額定負(fù)載的40-60%)
，不能帶電感性負(fù)載
。如所帶的負(fù)載過大
，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負(fù)載中的容性電流增大
，嚴(yán)重時會損壞負(fù)載的電源濾波電容。正弦波輸出的UPS電源的輸出電壓波形畸變度與負(fù)載量之間的關(guān)系沒有方波輸出UPS電源那樣明顯
，負(fù)載能力相對較強(qiáng)，并能帶微電感性負(fù)載
。不管那種類型的UPS電源，當(dāng)它們處于逆變器供電狀態(tài)時
，除非迫不得已
，一般不要滿載或超載運(yùn)行，否則會使UPS電源的故障率明顯增多
。



        UPS與負(fù)載的匹配
        有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)來表示其輸出功率

，如500W、1kw等;有的UPS用伏安(VA)或者千伏安(kVA)來表示其輸出功率大小
，如3000VA、5kVA等
。VA與W的一般換算關(guān)系為：瓦是伏安的0.8倍
，如3kVA=2.4kw
。UPS是線負(fù)載供電用的
，每一種UPS都有特定的輸出功率能力。如3kVA的UPS
，其最大輸出功率是3kVA或者2.4kw
，此時就要求接到這臺UPS上的設(shè)備的耗電功率總和不能超過2.4千瓦
。通常設(shè)備都標(biāo)明了耗電功率(或者額定功率)，此時就應(yīng)當(dāng)使所有接到UPS上的設(shè)備的額定功率加起來不超過UPS的輸出功率
，這種方法通常就叫做UPS輸出功率與負(fù)載耗電功率的匹配
。但有些設(shè)備的啟動功率是額定功率的3-5倍(例如打印機(jī)的額定功率為200W，則在計(jì)算負(fù)載匹配時要按5×200W=1000W進(jìn)行折算)
。除了打印機(jī)以外的其他計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，通常啟動功率略大于額定功率
，故考慮匹配時最好按UPS輸出功率的80%進(jìn)行負(fù)載匹配。

 

        標(biāo)準(zhǔn)的UPS未加外接電池前

，在它的輸出功率與負(fù)載耗電功率完全匹配(即全負(fù)載)的情況下
，一般從市電中斷時算起可供電約6-10分鐘(具體數(shù)值每個型號的UPS說明書上都有記載)
。如果以負(fù)載耗電功率只有UPS輸出功率的一半計(jì)算(習(xí)慣叫半負(fù)載或者50%負(fù)載率
，如1000W的UPS接入500W的負(fù)載)，則可供電12-25分鐘
，不同負(fù)載量時的UPS供電時間大約可參照負(fù)載減半時間加倍的方式計(jì)算。使用注意事項(xiàng)正確使用UPS電源
，不但可以減少UPS發(fā)生故障的機(jī)會
，而且能夠有效地延長其使用壽命
。



      平常應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：
      (1)使用UPS電源時

，應(yīng)嚴(yán)格遵守廠家的產(chǎn)品說明書的有關(guān)規(guī)定
，保證UPS所接市電的火線
、零線順序符合要求。
      (2)配備UPS的主要目的是防止由于突然停電而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)丟失信息和破壞硬盤
，但有些設(shè)備工作時是并不害怕突然停電的(如打印機(jī)等)
。為了節(jié)省UPS的能源，打印機(jī)可以考慮不必經(jīng)過UPS而直接接入市電
。如果是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可考慮UPS只供電給主機(jī)(或者服務(wù)器)及其有關(guān)部分
。這樣可保證UPS既能夠用到最重要的設(shè)備上
，又能節(jié)省投資
。
      (3)不要超負(fù)載使用UPS
。UPS電源的最大負(fù)載量應(yīng)該是其標(biāo)稱負(fù)載量的80%(如1000w的UPS，按80%負(fù)載率即800W去匹配負(fù)載：1000VA的UPS按80%換算成800W之后再按80%負(fù)載率即640W去匹配負(fù)載)
。如果超載使用
，在逆變狀態(tài)下，常造成逆變?nèi)龢O管的擊穿
。此外，在使用UPS時
，嚴(yán)禁接諸如日光燈之類的感性負(fù)載
，而只能接純電用或較小的電容性負(fù)載
。
      (4)開關(guān)機(jī)時應(yīng)當(dāng)注意開關(guān)機(jī)的順序：開機(jī)時先開UPS
，稍后(最好是滯后1-2分鐘，讓UPS充分進(jìn)入工作狀態(tài))再開通負(fù)載的電源開關(guān)
，而且負(fù)載的電源開關(guān)要一個一個地去開通：關(guān)機(jī)時順序正好相反
，先一個一個地關(guān)掉負(fù)載的電源開關(guān)，再關(guān)掉UPS
。UPS要長期處于開機(jī)狀態(tài)
，而計(jì)算機(jī)等負(fù)載則每次要用才開機(jī)，用完后只要關(guān)掉計(jì)算機(jī)等負(fù)載的電源開關(guān)即可
。
      (5)不要頻繁關(guān)閉和開啟UPS電源。
      一般要求在關(guān)閉UPS電源后
，至少要等待6秒鐘后才能再開啟UPS電源
，否則
，UPS電源可能處于“啟動失敗”的狀態(tài)
，即UPS電源處于既無市電輸出又無逆變器輸出的不正常狀態(tài)。
      (6)UPS內(nèi)電池內(nèi)的電能有可能因某種原因而耗盡或者接近耗盡
。為了補(bǔ)償電池能量和提高電池壽命，UPS要進(jìn)行及時的
、較長時間的連續(xù)充電(通常不少于48小時
，可以帶或者不帶負(fù)載)
，以避免由于電池衰竭而引起故障
。新購置或存放很久的UPS，在使用前
，應(yīng)先充電12小時
。長期存放不用的UPS
，每隔3個月