UPS电源知识

UPS汉语是指不间断的电源，英语是Uninterruptible Power Supply缩写可以**计算机系统在停电后继续工作一段时间，使用户能够紧急存储磁盘，使您不会因停电而影响工作或丢失数据。它主要在计算机系统和网络应用中发挥两个作用：一是应急使用，防止突然停电影响正常工作，损坏计算机；二是消除**电涌、瞬时高压、瞬时低压、电线噪声、频率偏移等电源污染，提高电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。

从基本应用原理来看，UPS它是一种电源保护设备，含有储能装置，以逆变器为主要部件，稳压稳频输出。主要由整流器、电池、逆变器和静态开关组成。

1)整流器:整流器是整流装置，简单来说就是交流（AC）转化为直流（DC）该装置有两个主要功能：交流电（AC）变成直流电(DC)，过滤后提供负载或逆变器；二是为电池提供充电电压。因此，它也起着充电器的作用；

2)电池:电池是电池UPS存储电能的装置由多个电池串联而成，其容量决定了其维持放电（供电）的时间。其主要功能是：1。当**电力正常时，将电能转化为化学能并储存在电池中。2当**电力出现故障时，将化学能转化为电能，并提供给逆变器或负载；

3)逆变器:一般来说，逆变器是直流电（DC）转化为交流电（AC）该装置由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；

4)静态开关:静态开关又称静态开关，是两种可控硅（SCR）由逻辑控制器控制的反向并联交流开关的关闭和断开。它分为转换和并联模型。转换开关主要用于两个电源系统，实现从一路到另一路的自动切换；并联开关主要用于并联逆变器、**电力或多个逆变器。

目前，主流UPS厂商有APC、山特等，都提供各级别UPS满足不同用户群体的需求。

一 类型

（一）UPS根据其工作原理，电源可分为后备、在线和在线交互。

1 后备式UPS：通常在电池充电状态下，逆变器在停电时紧急切换到工作状态，将电池提供的直流转换为稳定的交流输出，因此备用UPS也叫离线式UPS。后备式UPS电源的优点是运行**、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动小、供电质量要求低的场合，适合家庭使用。然而这种UPS切换时间存在问题，不适合关键供电不能中断的地方。然而，事实上，切换时间很短，一般在2到10毫秒之间，计算机本身的交换电源供应器在断电时应保持在10毫秒左右，因此个人计算机系统一般不会出现切换时间问题。后备式UPS一般来说，电源只能持续几分钟到几十分钟，主要是为了给你时间备份数据，尽快完成手头的工作。对于个人家庭用户等不太关键的计算机应用，可配备小功率后备式UPS。

2在线式UPS：这种UPS它总是使逆变器通过电路将外部交流转换为直流，然后通过高质量的逆变转换为高质量的正弦波交流输出到计算机。在线式UPS电源条件下的主要功能是稳压，防止电波干扰；停电时，使用备用直流电源(电池组)向逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此没有切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS与后备类型不同，一个主要优点是供电持续时间长，一般几小时到十小时。它的主要功能是让你像往常一样工作。显然，由于其特殊的功能，价格显然要贵得多。这种在线式UPS适合计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为计算机一般不允许停电。

3在线互动式UPS：这是一种智能UPS，所谓在线互动UPS，输入市电正常时，UPS逆变器处于反向工作（即整流工作状态），充电电池组，逆变器立即转换为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流输出，因此在线交互UPS也有转换时间。同后备式UPS相比之下，在线互动UPS具有较强的保护功能，逆变器输出电压波形良好，一般为正弦波，较大的优点是软件功能强，上网方便UPS远程控制和智能管理。外部输入电压是否在正常范围内可以自动检测。如有偏差，可通过稳压电路提供稳定的正弦波输出电压。此外，它还可以通过数据接口(如计算机)RS-通过监控软件，用户可以直接从电脑屏幕上监控电源和数据通信UPS管理简单方便，提高计算机系统的**性。这种UPS后备式集中UPS*和在线UPS供电质量高的优点，但其稳频性能不是很理想，不适合经常延迟UPS电源。

表一

表二

（二）UPS从结构上一般分为直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)两大类。

1 直流UPS直流不间断电源由整流器和电池两个基本单元组成。原理结构方框图如下：

其工作过程是：当**电力正常时，电流通过整流器向负载供电，整流器向电池充电。电流路径为1路**电力整流器负载，2路**电力整流器电池。当**电力故障或整流器故障时，电池通过控制电路自动切换为负载供电，电流流向为电池负载。

2交流UPS电源由三个基本单元组成：整流器、电池和逆变器。原理结构方框图如下：

工作过程是：当**电力正常时，电流通过整流器和逆变器向负载供电，整流器向电池充电。电流路径为1：**电力整流器逆变器负载，2：**电力整流器电池。当**电力故障或整流器故障时，电池通过控制电路自动切换为负载电源，电流流向为电池逆变器负载。

(三)备用时间分，UPS分为标准型和长效型。

一般来说，标准机有电池组，停电后可维持短时间（一般不**过25分钟）；长期机器没有电池，但增加了充电器，用户可以根据自己的需要连接多组电池来延长供电时间，制造商将增加充电器容量或安装并联充电器。

此外,UPS还有其他简单的分类，如旋转转换原理UPS和静止型UPS；商业用途分为应用领域UPS和工业用UPS；单相分为输出电压的相数UPS和三相UPS；从容量分为大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。

二 UPS的容量

UPS额定容量是指UPS较大输出功率(电压V和电流A的乘积)。

通常在市场上出售UPS电源，容量小W(瓦特)作为单位标志；**过1公斤时使用VA(伏安)标识，W”与“VA值有区别。这就要求我们区分具体情况。UPS。一般来说，1千瓦以内的小容量UPS一般都用“W表示容量为1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W来表示容量。

事实上，“W总是小于等于VA”。它们之间的转换关系可以用以下公式计算： W = VA×功率因数。功率因数在0~1之间，表示负载电流的有用功率（W）的百分比。只有电热器或电灯泡的功率因数为1。对于其他设备，有些负载不工作。这部分电流是由负载特性引起的谐波或电抗电流。因为这部分电流， VA”值比“W在功率因数为1因数为1时，W”和“VA”值相同。

所以当我们选择计算机和其他设备时UPS如何选择合适的电源？UPS容量？如果选择不当，通常会出现以下两种情况，一种是容量太小，即所谓的马车，可能会对设备造成损坏；另一种是容量过大，造成资金浪费。因此，正确的选择UPS容量对网络管理者来说非常重要。

一般来讲，UPS选择容量时应考虑以下因素：

1.实际负载：P=∑Pi/f

也就是说，负载的总和∑Pi，再除以功率因数f，f=0.6~0.8.实际负载容量可获得P。

2.预留扩容:

考虑到业务发展的可能性，在没有大量额外投资的情况下增加UPS输出容量通过两种方式实现：

A：现场扩容的选择可以实现UPS例如，市场上销售的模块化产品UPS产品。

B：提前购买大容量UPS，但需要提前投入大量资金。

三UPS 输出电压

UPS输出电压是指市电通过UPS整形手术、滤波器、压力稳定等一系列措施后，电源计算机和其他负载设备的电压。这种电压通常比**电压干净，没有杂质信号。UPS输出交流电压应稳定在220V，偏差不能太大。

四 输出电压频率

一般电网标准频率为50Hz(赫兹)或60Hz（赫兹），UPS允许市电频率有一定的变化范围，UPS同步跟踪市电频率，输出**过本机频率。实际输出频率为输出电压频率。

五 UPS输入电压范围

UPS输入电压范围，即UPS允许市电电压的变化范围，即确保UPS不转入电池逆变供电的市电压范围。范围越大，说明UPS适应性越好UPS输入电压范围为160V~270V或宽。

在正常输入电压范围内，逆变器(负载)电流由市电而非电池提供。输入电压范围越宽，UPS电池放电的可能性越小，电池寿命越长。直接影响当地电压波动UPS特别是在一些地区，电网相对较差，白天和晚上的电压差异很大。如果UPS 在如此大的变化范围内，24小时工作，UPS能否工作很重要。如果不能工作，只有转电池，不需要真正切断电源，频繁转电池会影响电池的使用寿命。如果该UPS转电池装置为继电器，对继电器的损坏特别严重，大大增加UPS的故障率。

当UPS如果输入交流电源的电压**输入电压的上限和下限，UPS断开输入交流电源，切换到电池供电模式。启动输入电压范围和输入电压范围反映UPS电源对电网电压变化的适应性越强，启动输入电压范围和输入电压范围越宽。

六 UPS输入电压频率

UPS输入电压频率，即UPS能自动跟踪市电，保持同步频率范围。一般电网标准频率为50Hz(赫兹)或60Hz（赫兹），UPS允许市电频率有一定的变化范围，即输入电压频率范围，该值的波动范围通常约为正负百分之二，UPS同步跟踪市电频率，输入**过本机频率。

七 UPS的转换时间

UPS转换时间是指UPS从市电到电池状态或从电池状态到市电所需的时间。UPS转换时间不得**过100ms（毫秒）。

UPS转换时间指标越小越好，但有些容性负载能承受短时间的转换，UPS如果使用继电器，有4~10ms电子开关的转换时间较小。关键是看它UPS使用什么技术？通常我们认为后备和在线互动有转换时间UPS没有转换时间，即零转换时间。

对家庭个人使用或SOHO对于小型办公应用，建议购买具有转换时间的后备式UPS（不要大于10ms），对于交通、银行、证券或大型企业等重要工作，建议购买零转换时间的在线工作UPS。

八 UPS电池

UPS(不间断电源)之所以能在断电后继续为计算机等设备供电，是因为它有储能装置。这种储能装置是UPS电池。它的主要功能是：1。当市电正常时，将电能转化为化学能并储存在电池中。当市电出现故障时，将化学能转化为电能，并提供给逆变器或负载。

UPS电池的优缺点与整个电池直接相关UPS然而，电池是整个系统的**性UPS系统平均无故障时间（MTBF）较短的设备。如果用户能够正确使用和维护，则可以延长其使用寿命。相反，其使用寿命将显著缩短。电池类型一般分为铅酸电池、铅酸免维护电池和镍镉电池，如下表所示。

考虑到负载条件、使用环境、使用寿命和成本，一般选择铅酸免维护电池。用户不能选择劣质电池，因为它会影响整个系统的**性，并可能造成大的损失。

九UPS标称备用时间

UPS标称备用时间是指市电断电后UPS它可以为计算机和其他设备提供较大的服务。

通常，UPS可分为标准型和长效型。UPS备用时间为5-15分钟，长效型为1-8小时。如果您的设备停电，您只需要存储和退出，请选择标准型UPS；如果您的设备在停电时仍需长时间运行，则**选择长期型号UPS。

那么UPS备用时间长的决定是什么？UPS储能装置，即UPS电池决定，现在UPS一般采用全密封免维护铅酸电池作为储能装置，电池容量的大小由"安时数（AH）"；该指标反映了按规定电流放电的时间。具有相同电压的电池具有较大的安时数容量；具有相同安时数的电池具有较大的电压容量。电池容量通常由电压和安时数表示，如12V/7AH、12V/24AH、12V/6**H、12V/100AH。

后备式UPS一般内置4AH或7AH电池的备用时间是固定的。如果是个人用户单机使用，这种小型后备式UPS值得购买。在线和在线互动UPS有内置7AH电池的标准型号也有配备大容量电池组的长效型号。用户可以根据需要实现的备用时间来确定配备多少容量电池。、企事业单位等电脑等设备较多的情况，有必要选择提供大容量电池组UPS，以提供长的备用时间。

十 电源效率

电源效率是指UPS整机电能利用率，即UPS外部吸收功率与负载输出功率之比。这个值和UPS电源设计线路密切相关，**的电源可以提高电能的使用效率，在一定程度上可以降低电源的自身功耗和发热量。通常在线式UPS的电源效率一般能够达到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不间断供电设备，较好选用电源**的在线式UPS。而其他UPS的电源效率在80％左右。

十一 噪音值

噪音是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。衡量噪音强弱的数值我们把它成为噪音值，单位通常是分贝(dB), 人耳刚刚能听到的声音是0－10分贝。分贝值每上升10，表示音量增加10倍，即从1分贝到20分贝表示音量增加了100倍。人低声耳语约为30分贝，大声说话为60－70分贝。分贝值在60以下为无害区，60－110为过渡区，110以上是有害区。 UPS的噪音值一般应该在60分贝以下为好。

根据*人民共和国地区标准（UDC534.836)，城市各类区域环境噪声标准值列于下表。

十二 UPS的输出插座

UPS的输出插座是指UPS的电源输出接口，通常在我国UPS产品要提供两种标准规格的插座接口：两孔插座和三孔插座。不同的UPS提供的输出插座数量也不相同，一般来讲，适合个人使用的低端UPS提供一个输出插座，而中端UPS会提供2个以上的输出插座，**的机柜式UPS提供的输出插座会多，以满足多设备的用电需求。

十三 市电

市电即我们所说的交流电（AC），交流电的成分包含：电压、电流、频率三种，其频率可分为50HZ（赫兹）与60HZ（赫兹）两种，电压分布由100VA至240VA。一般为220V（伏）。

十四 输出过载能力

输出过载能力是指在市电异常或负载异常时，UPS的输出稳定程度。

过载能力是UPS的关键，因为在正常运行时一般都不会出问题。较需要UPS显示能力的时候是在市电异常和负载异常时，因为在市电和负载正常时，UPS只是一个稳压器和滤波器的作用，而这个功能用一台廉价的交流稳压器就*可以实现。因此，如果UPS只起这么一点作用那就不值得了。所以要抓住UPS主要功能，市电异常时UPS要能不间断的接续上去，负载异常时UPS要能酌情处理，即对于正常的过载要能经受得住考验，对于短路，UPS要有能力及时采取必要的措施。