不間斷電源

1、旋轉發電機式UPS，一種利用發電機來達到不間斷供電目的的設備，它有三種：帶飛輪的交流電動機-交流發電機組，帶電池組的直流電動機-交流發電機組和內燃機UPS系統，由於設備笨重現在已很少使用。

2、靜止變換式UPS利用半導體器件、電池等組成的系統來實現不間斷供電的設備。其基本結構如圖1所示：

（1）輸入濾波器，主要的作用是抑制天電干擾、工業干擾及其他電磁干擾、浪涌等外來干擾，以保護UPS內部元器件和電路的安全。

（2）整流器、充電器將輸入交流電壓變成直流電壓的裝置，整流器一般採用晶閘管整流電路，以達到穩壓目的。

（3）電池組起儲能作用，一般採用密封式免維護鉛酸蓄電池。也有的採用鹼性蓄電池，如鉻鎳電池等。

（4）逆變器將直流電壓轉換成交流電壓的裝置。

（5）隔離變壓器將逆變器送來的交流電壓變換成負載所需的值。

（6）轉換開關及其監控器轉換開關在其監控器的控制下，根據UPS的運行狀態進行轉換。

靜止變換式UPS按工作模式可分為在線式、後備式及在線後備混合式，按其結構又可分為雙變換式和線路交叉式。

（1）後備雙變換式UPS(參見下頁圖1)在電網正常供電時，UPS的輸出電壓由工作旁路支路提供，只有當電網異常時，其轉換開關才打向下方，輸出電壓才由電池組—逆變器—隔離變壓器這一支路供給。在電網正常時，電網輸入除一路向輸出供電外，另一路經輸入濾波器、整流器、充電器支路向電池組充電。後備式UPS的優點是效率高、可靠性高、結構簡單，缺點是供電質量差，有切換時間，輸出波形一般為方波或梯形波。

（2）在線雙變換式UPS(參見圖1)無論市電正常與否，UPS輸出電壓始終取自輸入濾波器—整流器、充電器—逆變器—隔離變壓器支路，這時轉換開關的觸點與下端(隔離變壓器)相合。當逆變器故障或過載時，開關才打向上方，改由工作旁路供電。在線式UPS優點是供電質量高，市電斷電時無切換時間(因多為靜態開關)，大都輸出正弦波。缺點是效率低，結構複雜。

（3）在線線路交叉式UPS基本結構見圖2，線路交叉式與雙變換式不同的是在旁路上加進了濾波器、電網電壓調節器等裝置，在電網正常時，兩條支路同時工作或交叉工作。當電網出現故障時，由下支路單獨供電。線路交叉式具有高效率、結構簡單、供電質量高和切換時間為零的優點。

（4）在線後備混合式UPS結構原理見圖3。它由兩條支路組成，當電網正常時，電網輸入經過整流器送逆變器。同時電網給電池組充電，如圖中實線所示，當電網異常時，則由電池組通過直流變換器向逆變器供電。如圖中虛線所示，由於採用了綜合器，沒有轉換開關，切換時間為零。

3、動靜結合式UPS由一個靜止變換式UPS和一個直流發電機組成，當市電正常時，UPS正常運轉。一旦市電異常，UPS由機內電池供電。如果市電短時間不能恢復，當電池放電到一定電平時，自動啟動直流發電機為UPS機內電池充電，使電池的放電不間斷地維持下去。

UPS的主要技術指標如下：

（1）容量，指UPS的輸出功率，其單位通常用VA表示。

（2）輸入電壓範圍，指UPS不用電池供電時，電網輸入電壓的最大值和最小值。

（3）負載穩定度，當負載在指定範圍變化時，UPS的輸出電壓變化範圍。

（4）效率UPS，輸出功率與輸入功率之比。

（5）輸出電壓諧波失真，指UPS輸出電壓中高頻分量所佔比例。

（6）音頻雜訊UPS工作時機內發出的可聽見的聲音。

（7）切換時間，將負載從電網供電支路轉換到電池供電支路或相反過程中，由於轉換開關的作用，負載上會出現無電的一段時間，這段時間就是切換時間。

典型的UPS系統框圖如圖1所示，它的基本結構是一套將交流電變為直流電的整流器和充電器，以及把直流電再變為交流電的逆變器，電池在交流電正常供電時貯存能量且維持在一個正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。

（1）市電在UPS所允許的範圍內正常供電時，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向。

（2）主電源故障即市電被切斷後，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。

（3）當所帶負載過大或電源內逆變器出現故障時，UPS將打開旁路由主電源直接供電。

（1）單台UPS電源能夠供給全部負載，連接圖如系統的原理圖，連接方法較簡單。

（2）總負載功率需要二台或更多台UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作並聯無備份方式。

（3）二台或二台以上UPS電源其總容比負載總容里要多，但該系統比負載總容量必須多一台UPS電源的容量，任何一台UPS電源故障時，其餘仍能供給全部負載，如圖6所示。這種連接方式稱作並聯有備份方式。

（4）整個UPS電源系統出現故障后，市電將UPS電源脫開，直接接通負載，且不影響UPS電源系統的維修，這種線路設計如圖7所示。

當UPS電源系統無故障時，維修開關打開，輸入開關、輸出開關閉合；當UPS電源系統故障時，維修開關閉合，輸入開關、輸出開關打開。這樣，保證了用電負載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統故障的在線維修。

不間斷電源的主要優點，在於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，然後再把直流電逆變成穩定無雜質的交流電，給后級負載使用。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，那麼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。

當然，UPS的不間斷供電時間不是無限的，這個時間受制於蓄電池自身儲存能量的大小。如果發生交流停電，那麼在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迴路、啟用油機發電，實在不行，就只能緊急存檔，保存勞動成果，等待交流電恢復正常后再繼續。

廣泛應用的UPS是靜止變換式UPS，它大量用於各種微型計算機供電系統中，由於微型計算機內採用的是開關電源，對輸入波形要求不嚴格，正弦波、准方波和梯形波都能適應，因此常用後備雙變換式UPS。

對計算機聯網系統，既要求供電質量高，又要求可靠性高。因此多採用在線式UPS，為了提高可靠性，還要採取兩台以上UPS並聯、串聯等冗餘措施。先進的UPS內部採用微型計算機監控，通過RS-232C介面與外部通信，已成為計算機系統的一個有機部分。除了在計算機領域外，UPS在通信等領域也有廣泛的應用。

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麼品牌的產品，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、後備時間

後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就是停電後繼續為用戶供電，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乾淨的電源，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、後備式以及正弦波、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、較重要的設備要採用在線式UPS。在一些市電波動範圍比較大的地區，避免使用互動式和後備式。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

每個用戶的網路特點、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，建議採用UPS熱備份系統，可以系統串聯熱備份或並聯熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗餘開關。可以選用遠程監控面板，實現在遠端監視和控制UPS工作。可以選用監控軟體，實現計算機和UPS之間的智能化管理。可以選用網路適配器，實現UPS的網路化管理（基於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路的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全（如印表機、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、製造工藝方面也是需要考慮的。

因為其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用須有一套嚴格、科學的操作規程，才能提高工作穩定性，減少設備故障率，真正地做到設備供電不間斷。

（1）UPS電源的安裝環境應避免陽光直射，並留有足夠的通風空間，保持工作環境的溫度不高於25℃。如果工作環境溫度超過25℃，每溫升增加10℃，電池的壽命就會縮短一半左右。

（2）不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負載、可控硅橋式整流或半波整流型負載，此類負載易造成逆變器末級驅動晶體管被燒毀。

（3）嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作，避免因負載突然增加或突然減少時，UPS電源的電壓輸出波動大，從而使UPS電源無法正常工作。

（4）禁止頻繁地關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待30秒鐘后才能開啟UPS電源。因為造成中小型UPS電源高發故障的原因是：用戶頻繁的開機或關機，UPS電源帶負載進行逆變器供電和旁路供電切換期。

（5）實踐證明：對於絕大多數UPS電源而言，將其負載控制在50%~60%額定輸出功率範圍內是最佳工作方式。禁止超負載使用，廠家建議：UPS電源的最大啟動負載最好控制在80%之內，如果超載使用，在逆變狀態下，時常會擊穿逆變三極體。不宜過度輕載運行，這種情況容易因為電池放電電流過小造成電池失效。

（6）定期對UPS電源進行維護工作：觀察工作指示燈狀態、除塵，測量蓄電池電壓，更換不合格電池，檢查風扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。

（7）UPS電源比較適合於帶微電容性負載，不適合於帶電感性負載，如空調、電動機、電鑽、風機等。如果UPS電源負載為電阻性或電感性負載時，必須酌情減小其負載量以免超載運行。

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，另外也會增加佔地面積與維護成本，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→輸出開關依次置於“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（註：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。

1、有利因素

（1）市場需求不斷擴大

UPS 廣泛應用於信息、通信、電力、金融、政府、製造業、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、製造業、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製造業轉移，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

我國正處於工業化、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

電力電子裝置製造業屬於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製造商只有掌握核心技術，並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，部件和整機的製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，國內廠商對於信息化建設的投入大都停留在基礎硬體方面，軟體投入相對不足，對現有網路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。儘管可與下遊客戶協商調整價格，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。