深圳UPS電源的應用與維護

一、UPS電源的分類與特點

　　不間斷電源UPS（Uninterruptible Power System），是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。

　　UPS電源種類很多，一般為靜態變換式，分為后備式、在線式、在線互動式三大類，最常用的是在線式UPS。在線式UPS電源有市電輸入時以“交流電一整流一逆變器”方式向負載供電，同時向機內電池充電；當市電中斷時，即以“蓄電池逆變器”逆變轉換的方極方式向負載提供220V交流電源。其特點是真正實現了對負載的無*穩壓供電，由市電供電到蓄電池供電零時間切換，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS效率、功率因數、轉換時間、輸出電壓、頻率范圍等都是表征UPS性能的重要參數。總的來說，在線式UPS幾乎可以解決所有的常見電力問題。

　　二、UPS電源使用的必要性

　　公共電網中一些較大的感性、容性、開關電源等負載會造成電網電壓波形畸變或頻率漂移，惡化電網的供電品質，意外的自然和人為事故，如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路，也會影響負載的正常工作。據測試，電網中經常發生并且對電腦和精密儀器產生*或破壞的問題主要有電涌、高壓尖脈沖、暫態過電壓、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、斷電等等。

　　計算機對電源的要求較高，尤其是內存，如果非正常斷電，內存中的信息來不及保存到硬盤等存儲設備上，會造成信息丟失或變得不完整而失去價值，浪費大量的工作精力和時間，甚至造成巨大的經濟損失，像這樣的操作系統，如內存中的系統信息沒有回寫到硬盤上，還可能造成系統崩潰。電腦中硬盤雖是磁存儲介質，不因斷電而損失信息，但突然的電力故障會使正在進行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞，或者系統文件在維護文件系統時，造成文件分配表錯誤，而造成整個硬盤數據丟失。現存的操作系統大都設置虛擬內存，由于突然的斷電，使系統來不及取消虛擬內存，從而造成硬盤中的“信息碎片”，不僅浪費了硬盤存儲空間，還會導致機器運行緩慢。

　　電腦電源是一種整流電源，過高的電壓可能會造成整流器燒毀。電壓尖脈沖和管態過電壓以及電源雜訊等*都可能通過整流器進入主機板，影響機器的正常工作，甚至燒毀主機線路。隨著計算機和網絡的廣泛應用，安全可靠的電源已是計算機管理人員必須認真面對的重要問題。

　　三、UPS的選擇

　　不是所有的電器設備都需要使用UPS，在選擇UPS時，主要應考慮負載大小、負載的特性及重要程度以及放電時間。

　　（一）負載的特性。電腦及其外圍設備多為帶容性的整流性負載，啟動時都有沖擊電流，即使是在正常運行時，其電流的峰值也有其有效值的23倍，因此在選用UPS時應考慮到這一特性，給UPS留一定的余量。

　　（二）負載大小與UPS容量計算。電腦設備負載功率因數在0.65――0.7之間，可將各個負載的額定功率矢量累加求出總功率，UPS容量按以下公式選擇：UPS容量≥負載容量/0.8。

　　即考慮到負載啟動的沖擊電流，負載容量應為UPS額定容量的80%以下。

　　（三）放電時間的配置。一般長效型UPS備用時間主要受電池成本、安裝空間以及電池回充時問等因素的限制。在電力環境較差，停電較為頻繁的地區采用UPS與發電機配合供電的方式。停電時，先由UPS電池供電，如停電時間較長，可以啟動備用發電機對UPS繼續供電，當市電恢復時再切換到市電供電。

　　（四）電池供電時間計算。電池供電時間主要受負載大小、電池容量、環境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。UPS電池供電時間，可先計算出電池放電電流，然后根據電池放電曲線查出其放電時間。

　　電池放電電流可以按經驗公式計算：

　　放電電流=UPS容量（VA）×功率因數/電池放電平均電壓×效率；

　　如要計算實際負載放電時間，只需將UPS容置換為實際負載容量即可。

　　四、UPS的工作原理

　　（一）AC-DC變換：將電網來的交流電經自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變為直流電壓，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網的沖擊。

　　（二）DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態范圍內輸出阻抗特別小，具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術，及快速短路保護技術，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。

　　（三）控制驅動：控制驅動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關和顯示驅動信號外，還完成SPWM正弦脈寬調制的控制，由于采用靜態和動態雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動態特性和穩定性。不間斷電源工作原理框圖下圖所示。

　　五、UPS的安裝

　　UPS安裝質量好壞直接影響到UPS系統今后的長期運行，因此UPS從規劃到安裝過程都應該規范。主要考慮以下幾方面因素：電網情況、負載容量及特性、使用環境、接地情況、配線及開關容量等。

　　（一）電網情況。主要包括電網電壓波動范圍、停電頻率等已確定UPS備用時間的配備。如有必要可以在UPS前級增設其他保護措施。使用UPS電源時，應務必遵守廠家的產品說明書有關規定，保證所接的火線、零線、地線符合要求，不得隨意改變其相互的順序。

　　（二）使用環境。UPS電源的使用環境應避免陽光直射，并留有足夠的通風空間，利于散熱，保證UPS進行維護時，工程人員有一定的施展空問。溫度要求為0℃-40℃，濕度要求為10%-90%，周圍環境要保持清潔，以減少有害灰塵對UPS內部線路的腐蝕，UPS長延時配置時，電池較重，應考慮地板單位面積承重問題。

　　（三）接地情況。為了確保電腦系統穩定可靠工作，防止寄生電容耦合*，保護設備及人身安全，因此必須要有良好的接地系統，一般接地電阻小于4Ω較為理想。