一、為什么要用UPS
有一個(gè)常見的錯(cuò)誤概念，認(rèn)為我們使用的市電，除了偶爾發(fā)生的斷電事故，是連續(xù)而且恒定的，其實(shí)不然。市電系統(tǒng)作為公共電網(wǎng)，上面連接了成千上萬各種各樣的負(fù)載，其中一些較大的感性、容性、開關(guān)電源等負(fù)載不僅從電網(wǎng)中獲得電能，還會(huì)反過來對(duì)電網(wǎng)本身造成影響，惡化電網(wǎng)或局部電網(wǎng)的供電品質(zhì)，造成市電電壓波形畸變或頻率漂移。另外意外的自然和人為事故，如地震、雷擊、輸變電系統(tǒng)斷路或短路，都會(huì)危害電力的正常供應(yīng)，從而影響負(fù)載的正常工作。根據(jù)電力專家的測試，電網(wǎng)中經(jīng)常發(fā)生并且對(duì)電腦和精密儀器產(chǎn)生干擾或破壞的問題主要有以下幾種：
1、電涌(power surges)：
指輸出電壓有效值高于額定值110%，而且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。電涌主要是由于在電網(wǎng)上連接的大型電氣設(shè)備關(guān)機(jī)時(shí)，電網(wǎng)因突然卸載而產(chǎn)生的高壓。
2、高壓尖脈沖(high voltage spikes)：
指峰值達(dá)6000v，持續(xù)時(shí)間從萬分之一秒至二分之一周期(10ms)的電壓。這主要由于雷擊、電弧放電、靜態(tài)放電或大型電氣設(shè)備的開關(guān)操作而產(chǎn)生。
3、暫態(tài)過電壓(switching transients)：
指峰值電壓高達(dá) 20000V，但持續(xù)時(shí)間界于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。其主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖，只是在解決方法上會(huì)有區(qū)別。
4、電壓下陷(power sags)：
指市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期。大型設(shè)備開機(jī)，大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，或大型電力變壓器接入都可能造成這種問題。
5、電線噪聲(electrical line noise)：
指射頻干擾(RFI)和電磁干擾(EFI)以及其它各種高頻干擾。馬達(dá)的運(yùn)行、繼電器的動(dòng)作、馬達(dá)控制器的工作、廣播發(fā)射、微波輻射、以及電氣風(fēng)暴等，都會(huì)引起線噪聲干擾。
6、頻率偏移(frequency variaTIon)：
指市電頻率的變化超過3Hz以上。這主要由應(yīng)急發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行，或由頻率不穩(wěn)定的電源供電所致。
7、持續(xù)低電壓(brownout)：
指市電電壓有效值低于額定值，并且持續(xù)較長時(shí)間。其產(chǎn)生原因包括：大型設(shè)備啟動(dòng)和應(yīng)用、主電力線切換、啟動(dòng)大型電動(dòng)機(jī)、線路過載。
8、市電中斷(power fail)：
指市電中斷并且持續(xù)至少兩個(gè)周期到數(shù)小時(shí)的情況。其產(chǎn)生原因有：線路上的斷路器跳閘、市電供應(yīng)中斷、電網(wǎng)故障。
對(duì)于電腦來說，顯示器及主機(jī)工作都需要正常的電力供應(yīng)。尤其是內(nèi)存，對(duì)電源的要求更高。它是一種依賴電能的存儲(chǔ)設(shè)備，需要不斷的刷新動(dòng)作來保持存儲(chǔ)內(nèi)容。一旦斷電，所保存的內(nèi)容立即消失。如果非正常斷電，導(dǎo)致內(nèi)存中的信息來不及保存到硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備上，就會(huì)造成信息因完全丟失或變得不完整而失去價(jià)值，從而浪費(fèi)大量的工作精力、時(shí)間、甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而UNIX這樣的操作系統(tǒng)，如果不正常關(guān)機(jī)，內(nèi)存中的系統(tǒng)信息沒有回寫到硬盤上，還可能造成系統(tǒng)崩潰，無法再次啟動(dòng)。此外，電腦中的硬盤，雖然應(yīng)用的是磁存儲(chǔ)介質(zhì)，不會(huì)因斷電而損失信息，但突然的電力故障會(huì)使正在進(jìn)行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞，或者系統(tǒng)文件在維護(hù)文件系統(tǒng)時(shí)，造成文件分配表錯(cuò)誤，從而造成整個(gè)硬盤的報(bào)廢。另外，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)大都能設(shè)置虛擬內(nèi)存，由于突然的斷電，使系統(tǒng)來不及取消虛擬內(nèi)存，從而造成硬盤中的“信息碎片”，不僅浪費(fèi)了硬盤存儲(chǔ)空間，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)器運(yùn)行緩慢。電腦電源是一種整流電源，過高的電壓可能會(huì)造成整流器燒毀。而電壓尖脈沖和暫態(tài)過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進(jìn)入主機(jī)板，影響機(jī)器的正常工作，甚至燒毀主機(jī)線路。總之，電力問題是計(jì)算機(jī)工作的重大威脅。但是隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益重要和廣泛，安全可靠的電源已是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理人員不得不認(rèn)真面對(duì)的重要問題。“需要是社會(huì)發(fā)展的第一推動(dòng)力”，在這種背景下，UPS(不間斷電源)應(yīng)運(yùn)而生，并伴隨電力電子技術(shù)的發(fā)展，不斷推陳出新，在十?dāng)?shù)年間，不僅造就了一個(gè)嶄新的產(chǎn)業(yè)，而且隨著時(shí)間的推移更將有蓬勃的發(fā)展和燦爛的前景。
二、什么是UPS
UPS(UninterrupTIble Power System)，即不間斷電源，是一種含有儲(chǔ)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(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷( 事故停電 )時(shí)， UPS 立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。
UPS作為保護(hù)性的電源設(shè)備，它的性能參數(shù)具有重要意義，應(yīng)是我們選購時(shí)的考慮重點(diǎn)。市電電壓輸入范圍寬，則表明對(duì)市電的利用能力強(qiáng)(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對(duì)市電調(diào)整能力強(qiáng)，輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性，而電壓穩(wěn)定度則說明當(dāng)UPS突然由零負(fù)載加到滿負(fù)載時(shí)，輸出電壓的穩(wěn)定性。
還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間等都是表征UPS性能的重要參數(shù)，決定了對(duì)負(fù)載的保護(hù)能力和對(duì)市電的利用率。性能越好，保護(hù)能力也越強(qiáng)，總的來說，離線式UPS對(duì)負(fù)載的保護(hù)最差，在線互動(dòng)式略優(yōu)之，在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當(dāng)然成本也隨著性能的增強(qiáng)而上升。因此用戶在選購UPS時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)載對(duì)電力的要求程度及負(fù)載的重要性不同，而選取不同類型的UPS。
三、不間斷電源(UPS)種類
1 、什么是離線式不間斷電源(Off Line UPS)
離線式不間斷電源，也稱為后備式不間斷電源。平常市電通過旁路直接向負(fù)載供電，機(jī)內(nèi)的逆變器處于停止工作狀態(tài)，這時(shí)的UPS電源實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)性能較差的市電穩(wěn)壓器，它除了對(duì)市電電壓的幅度波動(dòng)有所改善外，對(duì)電壓的頻率不穩(wěn)、波形畸變以及從電網(wǎng)侵入的干擾等不良影響基本上沒有任何改善。只有在停電時(shí)，才通過逆變器將電池能量轉(zhuǎn)換為交流向負(fù)載提供電力。離線式不間斷電源的特點(diǎn)：
(1)當(dāng)市電正常時(shí)，離線式UPS對(duì)市電沒有任何處理而直接輸出至負(fù)載，因此對(duì)市電噪音以及浪涌的抑制能力較差;
(2)存在轉(zhuǎn)換時(shí)間;
(3)保護(hù)性能最差;
(4)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、控制容易、成本低。
2、什么是在線式不間斷電源(On-Line UPS)
在市電正常供電時(shí)，它首先將市電交流電源經(jīng)整流變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電經(jīng)逆變器重新轉(zhuǎn)換成正弦波交流電源向負(fù)載供電。一旦市電中斷，立即改由蓄電池提供的直流電經(jīng)逆變器向負(fù)載提供正弦波交流電源。因此，對(duì)在線式UPS 電源而言，在正常情況下，無論有無市電，它都是由UPS電源的逆變器對(duì)負(fù)載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)及干擾而帶來的影響。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(duì)負(fù)載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，而且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。真正給用戶提供優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的純凈正弦波電源，從而提供符合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要的電源保護(hù)。在線式UPS的特點(diǎn)：
(1)輸出的電力經(jīng)過UPS的處理，輸出電源品質(zhì)最高;
(2)無轉(zhuǎn)換時(shí)間; ·
(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高;
(4)保護(hù)性能最好，對(duì)市電噪音以及浪涌的抑制能力最強(qiáng)。·
3、什么是在線互動(dòng)式不間斷電源(Line interacTIve UPS)
在線互動(dòng)式UPS電源也被稱為3端口式UPS電源，使用的是工頻變壓器。從能量傳遞的角度來考慮，其變壓器存在3個(gè)能量流動(dòng)的端口：端口1連接市電輸入;端口2通過雙向變換器與蓄電池相連;端口3輸出。市電供電時(shí)，交流電經(jīng)端口1流入變壓器，在穩(wěn)壓電路的控制下選擇合適的變壓器抽頭接入，同時(shí)在端口2 的雙向變換器的作用下借助蓄電池的能量轉(zhuǎn)換共同調(diào)節(jié)端口3上的輸出電壓，以此來達(dá)到比較好的穩(wěn)壓效果;市電掉電時(shí)，蓄電池通過雙向變換器經(jīng)端口2給變壓器供電，維持端口3上的交流輸出。在線互動(dòng)式UPS電源在變壓器抽頭切換的過程中，雙向變換器作為逆變器方式工作。蓄電池供電，因此能實(shí)現(xiàn)輸出電壓的不間斷，同樣在由市電供電到電池供電的切換過程中也能做到?jīng)]有轉(zhuǎn)換時(shí)間。在線互動(dòng)式UPS電源的電路實(shí)現(xiàn)簡單，沒有單獨(dú)的充電器，帶來的是生產(chǎn)成本的降低和可靠性的提高。這類產(chǎn)品在市電供電工作時(shí)也不存在AC/DC、DC/AC的轉(zhuǎn)換，使整機(jī)效率有所提高。在線互動(dòng)式UPS很好地結(jié)合了后備式UPS和在線式 UPS的許多優(yōu)點(diǎn)，是一種很不錯(cuò)的變換形式。但是由于它使用的是工頻變壓器，同樣有笨重、體積大的問題。在線交互式UPS的特點(diǎn)：
(1)具雙向性轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，UPS電池回充時(shí)間較短;
(2)存在轉(zhuǎn)換時(shí)間;
(3)控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高;
(4)保護(hù)性能介于在線式與離線式UPS之間，對(duì)市電噪音和浪涌的抑制能力較差。
四、不間斷電源(UPS)供電時(shí)間多長才合適
UPS能在電力異常時(shí)有足夠的時(shí)間實(shí)施應(yīng)急措施。一般而言5-10分鐘的后備時(shí)間就足夠了。如果需要較長的后備時(shí)間，可以購買具有長延時(shí)功能的UPS。
五、不間斷電源(UPS)的容量如何計(jì)算
目前市場上銷售的不間斷電源(UPS)多以VA作為容量單位。V是電壓，A是電流，V&TImes;A就等于功率，即不間斷電源的容量。例如，一臺(tái)425VA的不間斷電源，如果其輸出電壓為110V，則該UPS能夠提供的最大電流為3.86A，超過此電流值就是超載(Overload)。另一種表示功率的方法是 W，W表示實(shí)功，VA表示虛功。兩者之間的差別在于功率因數(shù)。功率因數(shù)一般在為0.6到0.8之間，若低于0.5則UPS設(shè)計(jì)不佳，在選購UPS時(shí)，應(yīng)考慮功率因數(shù)問題。
六、如何延長不間斷電源(UPS)的供電時(shí)間
延長不間斷電源的供電時(shí)間有兩種方法：
1、增加電池容量。
可以根據(jù)所需供電的時(shí)間長短增加電池的數(shù)量，但是采用這種方法會(huì)造成電池充電時(shí)間的相對(duì)增加，同時(shí)也會(huì)增加相應(yīng)的維護(hù)設(shè)備的數(shù)量、增大產(chǎn)品體積，造成UPS整體成本提高;
2、選購容量較大的UPS。
采用這種方法不僅可以降低維修成本，如果需要擴(kuò)充負(fù)載設(shè)備，較大容量的不間斷電源仍可正常工作。
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