UPS不間斷電源功能和作用介紹

UPS不間斷電源功能和作用介紹

UPS（Uninterruptible Power System ），即不間斷電源，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。主要用于給單臺計算機、計算機網(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)。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷（事故停電）時, UPS 立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

UPS 的功能與作用

UPS 是不間斷電源 (Uninterruptible Power System) 的英文名稱的縮寫，它伴隨著計算機的誕生而出現(xiàn)，是計算機常用的外圍設(shè)備之一。實際上， 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，使計算機等設(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重后果，引起巨大的經(jīng)濟損失。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。當有市電供給 UPS 的時候， UPS 對市電進行穩(wěn)壓 (220V ± 5%) 后為計算機供電。此時的 UPS 就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電。因 UPS 設(shè)計的不同， 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算機使用電壓。當市電異?；蛘咧袛鄷r， UPS 立即將機內(nèi)電池的電能通過逆變轉(zhuǎn)換供給計算機系統(tǒng)，以維持計算機系統(tǒng)的正常工作并保護計算機的軟硬件不受損失。

UPS 的分類與特點

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)直接向負載提供電源，機內(nèi)的逆變器處于停止工作狀態(tài)。這種 UPS 電源在實質(zhì)上相當于一臺穩(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，并向負載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電源。后備式 UPS 電源的優(yōu)點是運行效率高、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，因為它可以實現(xiàn)對負載的穩(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 電源帶負載能力差 ( 負載量僅為額定負載的 40-60%) ，不能帶電感性負載。如所帶的負載過大，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負載中的容性電流增大，嚴重時會損壞負載的電源濾波電容。正弦波輸出的 UPS 電源的輸出電壓波形畸變度與負載量之間的關(guān)系沒有方波輸出 UPS 電源那樣明顯，負載能力相對較強，并能帶微電感性負載。不管那種類型的 UPS 電源，當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行，否則會使 UPS 電源的故障率明顯增多。

UPS 與負載的匹配

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)備都標明了耗電功率 ( 或者額定功率 ) ，此時就應(yīng)當使所有接到 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 ( 例如打印機的額定功率為 200W ，則在計算負載匹配時要按 5 × 200W=1000W 進行折算 ) 。除了打印機以外的其他計算機外部設(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% 進行負載匹配。

標準的 UPS 未加外接電池前，在它的輸出功率與負載耗電功率完全匹配 ( 即全負載 ) 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 ) 。如果以負載耗電功率只有 UPS 輸出功率的一半計算 ( 習慣叫半負載或者 50% 負載率，如 1000W 的 UPS 接入 500W 的負載 ) ，則可供電 12-25 分鐘，不同負載量時的 UPS 供電時間大約可參照負載減半時間加倍的方式計算。使用注意事項正確使用 UPS 電源，不但可以減少 UPS 發(fā)生故障的機會，而且能夠有效地延長其使用壽命。

平常使用USP電源應(yīng)當注意以下幾點：

(1) 使用 UPS 電源時，應(yīng)嚴格遵守廠家的產(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)致計算機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 ( 如打印機等 ) 。為了節(jié)省 UPS 的能源，打印機可以考慮不必經(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 ( 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) 不要超負載使用 UPS 。 UPS 電源的最大負載量應(yīng)該是其標稱負載量的 80%( 如 1000w 的 UPS ，按 80% 負載率即 800W 去匹配負載： 1000VA 的 UPS 按 80% 換算成 800W 之后再按 80% 負載率即 640W 去匹配負載 ) 。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，嚴禁接諸如日光燈之類的感性負載，而只能接純電用或較小的電容性負載。

(4) 開關(guān)機時應(yīng)當注意開關(guān)機的順序：開機時先開 UPS ，稍后 ( 最好是滯后 1-2 分鐘，讓 UPS 充分進入工作狀態(tài) ) 再開通負載的電源開關(guān)，而且負載的電源開關(guān)要一個一個地去開通：關(guān)機時順序正好相反，先一個一個地關(guān)掉負載的電源開關(guān)，再關(guān)掉 UPS 。 UPS 要長期處于開機狀態(tài)，而計算機等負載則每次要用才開機，用完后只要關(guān)掉計算機等負載的電源開關(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。為了補償電池能量和提高電池壽命， UPS 要進行及時的、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，充電 12 小時，若處于高溫地區(qū)，每隔 2 個月充電一次。 UPS 不充電就使用，會損壞蓄電池。