UPS電源知識

時間：2022-02-01

UPS中文的意思是不間斷電源，英語是Uninterruptible Power Supply縮寫，它可以確保計算機系統(tǒng)在停電后繼續(xù)工作一段時間，以便用戶可以緊急存儲磁盤，這樣您就不會因停電而影響工作或丟失數(shù)據(jù)。它在計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡應用中主要發(fā)揮兩個作用：一是應急使用，防止突然停電影響正常工作，損壞計算機；二是消除**電涌、瞬時高壓、瞬時低壓、電線噪聲、頻率偏移等電源污染，提高電源質(zhì)量，為計算機系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。

從基本應用原理來看，UPS它是一種電源保護設備，含有儲能裝置，以逆變器為主要部件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出。主要由整流器、電池、逆變器和靜態(tài)開關組成。

1)整流器:整流器是整流裝置，簡單來說就是交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）該裝置。它有兩個主要功能一是交流電（AC）變成直流電(DC)，過濾后提供負載或逆變器；二是為電池提供充電電壓。因此，它也起著充電器的作用；

2)蓄電池：蓄電池是UPS用作儲存電能的裝置，由多個電池串聯(lián)而成，其容量決定了其維持放電(供電)的時間。其主要功能是:１當市電正常時，將電能轉(zhuǎn)化為化學能并儲存在電池中。２當市電出現(xiàn)故障時，將化學能轉(zhuǎn)負載轉(zhuǎn)換化學能；

3)逆變器:一般來說，逆變器是一種直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）該裝置。由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；

4)靜態(tài)開關:靜態(tài)開關又稱靜態(tài)開關，是一種無觸點開關，采用兩種可控硅（SCR）由邏輯控制器控制的反向并聯(lián)交流開關的閉合和斷開。它分為轉(zhuǎn)換和并聯(lián)模型。轉(zhuǎn)換開關主要用于兩個電源系統(tǒng)，實現(xiàn)從一路到另一路的自動切換；并聯(lián)開關主要用于并聯(lián)逆變器、**電力或多個逆變器。

目前，主流UPS廠商有APC、山特等，都提供各級別UPS滿足不同用戶群的需求。

一類型

（一）UPS根據(jù)其工作原理，電源可分為后備、在線和在線互動。

1 后備式UPS：通常在電池充電狀態(tài)下，逆變器在停電時緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流輸出，因此備用UPS也叫離線式UPS。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小、供電質(zhì)量要求低的場合，較適合家庭使用。然而，這種情況UPS切換時間存在問題，不適合關鍵電源不能中斷的地方。但實際上，切換時間很短，一般在2到10毫秒之間，計算機本身的交換電源供應器在斷電時應保持在10毫秒左右，因此個人計算機系統(tǒng)一般不會因為這個切換時間而出現(xiàn)問題。UPS一般來說，電源只能持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘，主要是為了給你時間備份數(shù)據(jù)，并盡快完成手頭的工作，而且價格也很低。對于不太關鍵的計算機應用程序，如個人家庭用戶，它可以配備小功率的備份UPS。

2在線式UPS：這種UPS逆變器一直在工作，它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)換為直流電，然后通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出到計算機。在線類型UPS供電條件下的主要功能是穩(wěn)壓，防止電波干擾；停電時，使用備用直流電源（電池組）為逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此沒有切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合。在線類型UPS與后備類型不同，一個主要優(yōu)點是供電持續(xù)時間長，一般幾個小時，大到十個小時。它的主要功能是讓你像往常一樣工作。顯然，由于其特殊的功能，價格顯然要貴得多。這種在線類型UPS較適合計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因為這些領域的計算機一般不允許停電。

3在線互動式UPS：這是一種智能UPS，所謂在線互動UPS，輸入市電正常時，UPS逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），充電電池組，逆變器立即轉(zhuǎn)換為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流輸出，因此在線互動UPS也有轉(zhuǎn)換時間。與后備式相同UPS相比之下，在線互動UPS的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其較大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進行UPS遠程控制和智能管理。外部輸入電壓是否在正常范圍內(nèi)可以自動檢測。如有偏差，可通過穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供相對穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。它可以通過數(shù)據(jù)接口(如RS-通過監(jiān)控軟件，用戶可以直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源和數(shù)據(jù)通信UPS簡化、方便管理，提高計算機系統(tǒng)的可靠性。UPS后備式集中UPS高效和在線UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點，但其穩(wěn)頻性能不是很理想，不適合經(jīng)常延遲UPS電源。

表一

表二

（二）UPS從結構上一般分為直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)兩大類。

1 直流UPS直流不間斷電源由整流器和電池兩個基本單元組成。原理結構方框圖如下：

其工作過程是：當**電力正常時，電流通過整流器向負載供電，整流器向電池充電。電流路徑為1路**電力整流器負載，2路**電力整流器電池。當**電力故障或整流器故障時，電池通過控制電路自動切換為負載供電，電流流向為電池負載。

2交流UPS電源由整流器、電池和逆變器三個基本單元組成。原理結構方框圖如下：

工作過程是：當**電力正常時，電流通過整流器和逆變器向負載供電，整流器向電池充電。電流路徑為1：**電力整流器逆變器負載，2：**電力整流器電池。當**電力故障或整流器故障時，電池通過控制電路自動切換為負載供電，電流流向為電池逆變器負載。

(三)備用時間分，UPS分為標準型和長效型。

一般來說，標準機有電池組，停電后可維持短時間（一般不**過25分鐘）；長期機沒有電池，但增加了充電器，用戶可以根據(jù)自己的需要連接多組電池來延長供電時間，制造商會增加充電器容量或安裝并聯(lián)充電器。

此外,UPS還有其他簡單的分類，如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型UPS和靜止型UPS；商業(yè)用分為應用領域UPS和工業(yè)用UPS；單相分為輸出電壓的相數(shù)UPS和三相UPS；從容量分為大容量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額定容量是指UPS較大輸出功率(電壓V和電流A的乘積）。

通常在市場上出售UPS電源，容量小W(瓦特)作為單位標識；**過1公斤時，使用VA(伏安)標識，W”與“VA值是不同的。這就要求我們區(qū)分具體情況來選擇UPS。一般來說，1千瓦以內(nèi)的小容量UPS一般都用“W表示容量為1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W表示容量。

事實上，“W總是小于等于VA。它們之間的轉(zhuǎn)換關系可以用以下公式計算： W = VA×功率因數(shù)。0功率因數(shù)～1之間，它表示負載電流的有用工作（W）百分比。只有電加熱器或燈泡的功率因數(shù)為1。對于其他設備，部分負載不工作。這部分電流是由負載特性引起的諧波或電抗電流。因為這部分電流， VA”值比“W在功率因數(shù)為1因數(shù)為1時，W”和“VA”值相同。

所以在我們選擇計算機和其他設備的時候UPS如何選擇合適的電源？UPS容量？如果選擇不當，通常會出現(xiàn)以下兩種情況，一種是容量太小，即所謂的小馬車，可能會對設備造成損壞；另一種是容量過大，造成資金浪費。因此，正確的選擇UPS容量對網(wǎng)絡管理者來說很重要。

一般來講，UPS選擇容量時應考慮以下因素：

1、實際負載情況：P=∑Pi/f

也就是說，負載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù)f，f=0.6~0.8.實際負載容量可獲得P。

2.預留擴容:

考慮到業(yè)務發(fā)展的可能性，在沒有大量額外投資的情況下增加UPS通過兩種方式實現(xiàn)輸出容量：

A：可實現(xiàn)現(xiàn)場擴容的選擇UPS如市場上銷售的模塊化產(chǎn)品UPS產(chǎn)品。

B：提前購買大容量UPS，但需要提前投入大量資金。

三UPS 輸出電壓

UPS輸出電壓是指市電通過UPS供電計算機和其他負載設備在整形手術、濾波器、壓力穩(wěn)定等一系列措施后使用的電壓。這種電壓通常比**電壓較干凈，沒有雜質(zhì)信號。UPS輸出交流電壓應穩(wěn)定在220V，偏差不能太大。

四輸出電壓頻率

一般電網(wǎng)標準頻率為50Hz(赫茲)或60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，UPS同步跟蹤市電頻率，**過本機頻率輸出。實際輸出頻率為輸出電壓頻率。

五 UPS輸入電壓范圍

UPS輸入電壓范圍，即UPS允許市電電壓的變化范圍，即確保UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電壓范圍。范圍越大，說明UPS適應性越好UPS輸入電壓范圍應為160V~270V或較寬。

逆變器(負載)電流在正常輸入電壓范圍內(nèi)由市電而非電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性越小，電池壽命相對延長。由于當?shù)仉妷翰▌又苯佑绊慤PS特別是在一些地區(qū)，電網(wǎng)相對較差，白天和晚上的電壓差異很大。UPS 要24小時工作，在如此大的變化范圍里，UPS能否工作至關重要。如果你不能工作，你只能轉(zhuǎn)動電池。這種電池不用于真正的斷電。*二，頻繁轉(zhuǎn)動電池會影響電池壽命。如果是這樣的話UPS轉(zhuǎn)電池裝置為繼電器，對繼電器的損壞特別嚴重，大大增加UPS的故障率。

當UPS如果輸入交流電源的電壓**輸入電壓上限和輸入電壓下限，UPS斷開輸入交流電源，切換到電池供電模式。啟動輸入電壓范圍和輸入電壓范圍反映UPS電源對電網(wǎng)電壓變化的適應性越強，啟動輸入電壓范圍和輸入電壓范圍越寬。

六 UPS輸入電壓頻率

UPS輸入電壓頻率，即UPS能自動跟蹤市電，保持同步頻率范圍。一般電網(wǎng)標準頻率為50Hz(赫茲)或60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，即輸入電壓頻率范圍，該值的波動范圍通常約為正負百分之二，UPS同步跟蹤市電頻率，**過本機頻率輸入。

七 UPS的轉(zhuǎn)換時間

UPS轉(zhuǎn)換時間是指UPS從市電到電池狀態(tài)或從電池狀態(tài)到市電所需的時間。UPS轉(zhuǎn)換時間不得大于10ms（毫秒）。

UPS轉(zhuǎn)換時間指標希望越小越好，但有些容性負載能承受短時間的轉(zhuǎn)換，UPS如果使用繼電器，則存在4~10ms使用電子開關的轉(zhuǎn)換時間較小。關鍵是看它UPS使用什么技術？通常我們認為后備和在線互動有轉(zhuǎn)換時間，在線UPS沒有轉(zhuǎn)換時間，即零轉(zhuǎn)換時間。

對家庭個人使用或SOHO小型辦公應用來講，建議購買具有轉(zhuǎn)換時間的后備式UPS（不要大于10ms），對于交通、銀行、證券或大型企業(yè)等重要工作，建議購買零轉(zhuǎn)換時間的在線工作UPS。

八 UPS電池

UPS（不間斷電源）之所以能在斷電后繼續(xù)為計算機和其他設備供電，是因為它有一個儲能裝置。這種儲能裝置是UPS其主要功能是：１當市電正常時，將電能轉(zhuǎn)化為化學能并儲存在電池中。２當市電出現(xiàn)故障時，將化學能轉(zhuǎn)負載提供化學能。

UPS電池的優(yōu)缺點與整個電池直接相關UPS然而，電池是整個系統(tǒng)的可靠性UPS系統(tǒng)平均無故障時間（MTBF）較短的設備。如果用戶能夠正確使用和維護，則可以延長其使用壽命。相反，其使用壽命將顯著縮短。電池類型一般分為鉛酸電池、鉛酸免維護電池和鎳鎘電池，如下表所示。

考慮到負載條件、使用環(huán)境、使用壽命和成本，一般選擇鉛酸免維護電池。用戶不能選擇劣質(zhì)電池，因為它會影響整個系統(tǒng)的可靠性，并可能造成較大的損失。

九UPS標稱備用時間

UPS標稱備用時間是指市電斷電后UPS它可以為計算機和其他設備提供較大的。

通常，UPS可分為標準型和長效型。UPS備用時間為5-15分鐘，長效型15分鐘-8小時。如果您的設備停電，只需存盤并退出，則選擇標準型UPS；如果您的設備停電時仍需長時間運行，則必須選擇長效型UPS。

那么UPS什么決定了備用時間的長決定的？UPS的儲能裝置，也就是UPS電池決定的，現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由"安時數(shù)（AH）"這個指標反映，其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數(shù)大的容量大；相同安時數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。

后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時間是固定的。如果是個人用戶單機使用，這種小型后備式UPS就值得選購。在線式與在線互動式UPS有內(nèi)置7AH電池的標準機型，也有外配大容量電池組的長效機型，用戶可以根據(jù)需要實現(xiàn)的備用時間而確定配備多大容量的電池。，企事業(yè)單位等電腦等設備比較多的情況，就有必要選擇提供大容量電池組的UPS，以提供較長的備用時間。

十電源效率

電源效率是指UPS的整機電能利用率，也就是UPS從外部吸收功率與向負載輸出功率兩者之的比值。這個數(shù)值和UPS電源設計線路有密切的關系，高效率的電源可以提高電能的使用效率，在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。通常在線式UPS的電源效率一般能夠達到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不間斷供電設備，較好選用電源效率高的在線式UPS。而其他UPS的電源效率在80％左右。

十一噪音值

噪音是一類引起人煩躁、或音量過強而危害人體健康的聲音。衡量噪音強弱的數(shù)值我們把它成為噪音值，單位通常是分貝(dB), 人耳剛剛能聽到的聲音是0－10分貝。分貝值每上升10，表示音量增加10倍，即從1分貝到20分貝表示音量增加了100倍。人低聲耳語約為30分貝，大聲說話為60－70分貝。分貝值在60以下為無害區(qū)，60－110為過渡區(qū)，110以上是有害區(qū)。 UPS的噪音值一般應該在60分貝以下為好。

根據(jù)*人民共和國國家標準（UDC534.836)，城市各類區(qū)域環(huán)境噪聲標準值列于下表。

十二 UPS的輸出插座

UPS的輸出插座是指UPS的電源輸出接口，通常在我國UPS產(chǎn)品要提供兩種標準規(guī)格的插座接口：兩孔插座和三孔插座。不同的UPS提供的輸出插座數(shù)量也不相同，一般來講，適合個人使用的低端UPS提供一個輸出插座，而中端UPS會提供2個以上的輸出插座，高檔的機柜式UPS提供的輸出插座會更多，以滿足更多設備的用電需求。

十三市電

市電即我們所說的交流電（AC），交流電的成分包含：電壓、電流、頻率三種，其頻率可分為50HZ（赫茲）與60HZ（赫茲）兩種，電壓分布由100VA至240VA。一般為220V（伏）。

十四輸出過載能力

輸出過載能力是指在市電異?；蜇撦d異常時，UPS的輸出穩(wěn)定程度。

過載能力是UPS的關鍵，因為在正常運行時一般都不會出問題。較需要UPS顯示能力的時候是在市電異常和負載異常時，因為在市電和負載正常時，UPS只是一個穩(wěn)壓器和濾波器的作用，而這個功能用一臺廉價的交流穩(wěn)壓器就完全可以實現(xiàn)。因此，如果UPS只起這么一點作用那就不值得了。所以要抓住UPS主要功能，市電異常時UPS要能不間斷的接續(xù)上去，負載異常時UPS要能酌情處理，即對于正常的過載要能經(jīng)受得住考驗，對于短路，UPS要有能力及時采取必要的措施。

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山特UPS電源維修中常見故障解答
1：山特UPS開機后，面板上無任何顯示， UPS電源不工作。故障分析：從故障現(xiàn)象判斷，其故障在市電輸入、蓄電池及市電檢測局部及蓄電池電壓檢測回路：2：有市電時 UPS 輸出正常，而無市電時蜂鳴器長鳴，無輸出。故障分析：從現(xiàn)象判斷為蓄電池和逆變器部分故障，可按以下程序檢查：3：檢查蓄電池電壓，看蓄電池是否充電不足，若蓄電池充電不足，則要檢查是蓄電池自身的故障還是充電電路故障。若蓄電池工作電壓正常，檢
科士達UPS鎮(zhèn)江總代理
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