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UPS电源以它因能向用户同时提供具有如下优点的高质量电源而独领风骚：
输出电源的稳压精度高（±
0.5%—±
1.0%）；
工作频率稳定（±
0.01%—±
0.1%）；
电压失真度小的纯正正弦波电源（电压畸变度小于1%，这就意味着这样的电网不存在“谐波失真”问题）；
输出波形上不存在任何干扰以及不管市电电网供电正常与否，它都能在毫无时间中断的条件下，向用户提供高质量的交流电源。
在此需特别指出的是：
由于微处理器监控技和先进的IGBT管驱动型脉宽调制技术等高新控制技术的引用，目前的UPS电源的可靠性已达到极高的水平。
对于大型UPS电源来说，其单机的平均无故障工作时（MTBF）已达到24万小时左右。
对于采用双总线输出的多机“冗余”型UPS供电系统，其平均无故障供电时间甚至可达100万小时数量级。
由于将网络通信和电源监控软件调控技术完善的结合起来而形成的智能化UPS电源的出现，它不仅能使用户可以从任何计算机网络结点上监控UPS的运行，而且还可利用电源监控软件对用户的计算机操作系统和所运行的程序及数据提供全面的保护。
如果再考虑到目前UPS电源工业可以向用户提供多品种UPS电源（它包括：
按单相输入/单相输出和三相输入/三相输出方式运行的UPS）和其输出功率覆盖范围极宽的供电系统（UPS单机的输出功率从几百伏安到1500千伏安，如果再采用多机“冗余”配置方案，目前可向用户提供6000-7000千伏安的UPS供电系统），那么，就能清楚地看出：
处于不断完善的UPS电源系统正在为高速发展的信息工业的健康发展提供坚实可靠的技术保障和支持。
二．UPS的组成、工作原理及特性
1、UPS的系统组成
对于一台设计完善的UPS供电系统而言，这至少应该包括如下的控制部件：
●交流输入EM1/RF1滤波器及整流滤波器；
●免维护密封蓄电池组及其充电器；
●采用脉宽调制方式运行的逆变器；
●控制电路及微处理器芯片所用的直流辅助电源；
●各种自动保护控制电路（如：
输出过载/短路保护，过压输出/欠压输出保护，电池电压过低自动保护，直流母线过压保护等）及相关的UPS电源模拟流程显示系统；
●UPS电源的市电交流旁路供电←→逆变器电源供电切换装置及相应的锁相同步控制电路；
●微处理器及故障“自诊断”检测系统；
●为实现智能化UPS配置而设置的RS232或DB9接口及其相应的电源监控软件。
2、UPS工作原理：
近年来，以微处理器调控为特征的小型在线式UPS电源（其标称输出功率为0.5KVA-10KVA左右）在我公司使用比较广泛，下面我就以该类型的UPS为例来介绍UPS电源的工作原理。
其控制框图如图1.1所示.UPS电源所要完成的控制功能是将供电质量较差的普通市电电源（这种电源经常遇到如下问题：
①市电电压不，有时甚至还会发生市电供电中断；
②市电频率波动范围过大；
③由于用户在电网上投入的像计算机、通信设备和家用电器之类的非线性负载对“电网污染”而造成正弦波形的严重畸变；
④从电网串入各种干扰和高能浪涌）首先经位于UPS内部的整流滤波器变成直流电源，然后再利用正弦脉宽调制法（SPWM）在逆变器内重新将直流电源变成纯正的高质量正弦波电源。
当市电供电出现故障或完全停电时，利用装在UPS内部的蓄电池组继续向逆变器提供直流能源，从而可以保证UPS电源的逆变器电源继续以毫无时间中断的正弦波电源及毫无波形扰动的方式继续向用户提供高质量的交流电源。
目前，UPS的内置蓄电池组可以保证在市电中断后提供8-15分钟的后备供电时间。
对于像我们通信行业这样有特殊要求的用户而言，可以通过外置大容量电池组和充电器的办法来将UPS电源的电池后备供电时间延长到8小时左右。
工作原理：
如图1.1所示，市电电源经EM1/RF1滤波器对于来自电网的电磁干扰和射频干扰首先进行衰减和抑制处理后，分四路去控制后级电路的正常运行：
①直接经交流旁路供电通道被送到转换继电器的常闭触点上。
②经充电器对位于UPS机内的电池组进行“浮充”充电操作，以便一旦市电供电中断时，蓄电池有足够的能量来支持UPS的正常运行。
当UPS电源正常工作时，充电器对电池组的“浮充”电压应为电池组的标称电压的1.125倍。
当充电器对电池组的“浮充”电压值超过1.15倍以上，就意味着发生了对电池组的“过压充电”现象。
③送到具有“输入功率因数校正”控制特性的UPS整流滤波器的输入端。
④向UPS的锁相同步电路送去市电同步跟踪信号。
当我们在按位于UPS前面板上的“开机启动”开关后，由电池组所提供的高压直流电源（根据不同的设计方案，电池电压在几十伏-几百伏之间）经位于UPS内部的直流辅助电源电路进行DC/DC变换处理后，应产生出这台UPS的控制电路和微处理器所需要的低压直流辅助电源（5伏和12伏）。
在这里需特别说明的是：
在UPS电源内部所用的直流电源的蓄电池组的直流电源经DC/DC变换得到的，它不像在一般的电子仪器中所常用的由市电交流电源经AC/DC变换来获得直流辅助电源的，这是因为在客观上，要求UPS电源在市电供电不正常时，仍要继续向用户供电的要求所决定的。
正因为如此，对一台小型UPS电源来说，我们不可能在仅有市电电源输入，而在没有安装上电池组或位于UPS内部的电池组端电压过低的情况下，将一台UPS电源开动起来。
一旦位于UPS内部的直流辅助电源被正确地建立起来后，微处理器就会立即进行初始化自检操作程序。
此后，在微处理器的控制下，UPS的逆变器电源将进入正常的运作阶段。
3、特性
采用脉宽调制法控制的整流器、滤波器将不稳压的市电电源变成幅值稳定的直流高压电源V1送到逆变器电源的直流总线输入端。
当市电电源供电正常时，在微处理器的调控下，从DC/DC变换器所送出的另一路直流电源的电压V3小于从整流器所输出的直流电源电压V1.在此条件下，由于二极管D处于反向偏置状态，所以，DC/DC直流变换器并不向逆变器提供任何能量。
与此同时，逆变器在微处理器所送的正弦脉宽调制脉冲的调控下，重新将直流电源V1变成输出波形非常标准的纯正50HZ正弦波电源V4。
为区别来自市电电网的正弦波电源V0,我们将从逆变器所输出的正弦波电源称为“逆变器电源”。
如果将该逆变器电源V4同来自市电电网的普通电源V0相比，就会发现它具有如下极其优越的电气特性：
①由于在UPS的逆变器调控电路中，建立有由电压负反馈控制电路→微处理器→逆变器电源输出→电压负反馈控制电路所构成的闭环负反馈控制电路，这样可以确保UPS的逆变器向负载提供稳压精度高达±
1%的高精度稳压电源。
②利用位于UPS电源内部的锁相同步电路确保从UPS的逆变器电源的工作频率为50HZ
③由于在UPS电源的逆变器中，采用高频（20KHZ-40KHZ）正弦脉宽调制（SPWM）技术，从逆变器所输出的正弦波电源具有非常标准的正弦波形，保证输出电源的波形失真小。
④可完全消除来自市电电网的任何电压波动，波形畸变，频率波动及干扰可能产生的任何影响。
正是基于这点，UPS的逆变器电源才可向用户提供毫无干扰的高质量的纯洁正弦波电源。
⑤确保从UPS所输出的逆变器电源永远都是处于不间断地向用户的负载供电的局面。
综上所述：
我们可以看到从UPS的逆变器所输出的高质量正弦波电源，不仅是一般的市电电网的电源不能与之相比的，而且，据我所知，现在还没有任何一种交流稳压电源有可能同时具有以上5种优异特性的高质量电源
三．UPS系统的先进技术
现在的UPS，特别是中大型UPS，已经不是一台电网停电后可以继续向负载供电的整机产品，随着UPS技术的进一步发展，它应该成为一个小型的，或者说局部的高度可靠、性能齐全、高度智能化的供电中心。
而在网络化时代，UPS已经成为一个高度智能化的设备，它要对整个网络中的硬件设备、运行程序和数据以及数据的传输途径进行全面地保护，使之成为不间断网络。
UPS不仅向由它直接供电的各种硬件设备提供全面的保护，还应该向它们所运行的软件以及数据传输途径提供绝对安全可靠的保护，这就意味着，UPS可配置相应的电源监控软件，SNMP（简单网管协议）管理器，使其具有远程管理能力，使用户可执行UPS与网络管理平台之间的监控和数据通信操作。
具体来说，网络UPS供电系统具有的技术特性包括：
1．高可靠性
具有能提供365天（24小时）连续提供高质量的UPS“逆变器电源”的供电能力。
这就意味着，在UPS供电系统的运行中既不允许出现任何瞬间供电中断/停电事故，也不允许在UPS运行中，出现由普通的市电经交流旁路直接向用户的负载供电的局面。
为此，要求UPS供电系统应满足如下要求：
UPS单机本身的“故障率”低，目前大型UPS产品的平均无故障工作时间（MTBF）为20～40万小时。
像我公司采用的供电方式这样，采用具有高度“容错”功能的“N＋1”型UPS冗余并机系统来进一步提高UPS供电系统的可靠性。
（“1＋1”型冗余并机系统的典型MTBF值可达140～200万小时左右）。
在整套UPS供电系统中，不应存在“单点瓶颈”性故障隐患。
允许在UPS“逆变器电源”连续供电的条件下，执行“不停电”的维护和检修操作。
万一在用户设备端出现“短路”故障时，应将“故障”的影响范围缩小到尽可能小的范围。
2．高抗干扰性
UPS供电系统能为互联网设备获得100%的高“可利用率”（低“误码率”，低数据传输“丢包率”，高网络“接通率”），创造优良的运行环境。
大量的运行实践表明：
“电源干扰”问题是造成互联网设备的“可利用率”下降的重要原因之一。
能否尽可能地消除“电源干扰”是确保信息网络能否获得100%的高“可利用率”的关键所在。
在此需说明的是：
“电源干扰”不仅来源于普通的市电电网，它还来源于“设计不完善”的UPS电源本身及用户的互联网设备本身。
这是因为配置在IDC（互联网数据中心）和MDC（多媒体数据中心）机房内的服务器、磁盘陈列机、交换机等均内置有“开关电源”。
这种“整流滤波型”非线性负载会向UPS供电系统反射3次～23次低次谐波“干扰”，其可能带来的恶果之一是降低语音通话质量。
实践证明：
过大和过频出现“电源干扰”，轻者会导致互联网的传输速率下降、网络服务器的数据“丢包率”增大、modem的上网“掉线率”增大等隐形故障出现，从而导致互联网设备被迫进入“降额”使用状态，严重时还会导致网络瘫痪。
举个例子，如果将用户向网络运营商租用“带宽”为64Kbit/s专线时所需付的费用作为1计算的话，当用户租用10Mbit/s和150Mbit/s的网线使用权时所需支付的费用将分别增到34和210倍。
由此可见，如果因“电源干扰”问题或电磁兼容EMC问题而导致互联网进入“降额使用”状态的话，它会给网络和我们通信公司的利润带来多大的损失。
从这个角度来看，高速信息网络技术的迅猛发展在给UPS产业带来巨大商机的同时，也对UPS供电所能提供的电源质量提出更为严格的要求。
3.具有防雷击、抗高能浪涌的功能
雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁UPS系统和计算机网络的安全。
如无相应的保护措施，将造成UPS系统及计算机网络的硬件和软件的损坏。
UPS应具有这方面的保护电路，其指标应符合国家及国际安规标准。
4.过载能力强
由于计算机等负载属于整流型负载，在启动时往往有较大的瞬态冲击电流，如果UPS的过载能力弱，有可能造成严重后果导致系统不能正常安全的运行。
5.智能化监控
在UPS和计算机/网络之间建立起双向通信监控管理功能。
利用监控软件监控管理UPS的运行、操作。
当市电中断或UPS电池低电位时，监控软件可做到将计算机中的数据自动安全存盘、系统安全关机然后关闭UPS，避免因电力突然中断而造成操作系统的损坏和数据资料的损失，以实现数据的完整性保护。
四、UPS系统的分类
根据我公司所使用的各个型的UPS和我所知道的电源工业的UPS的分类，主要有如下四种类型的UPS电源品种：
1、在线式（Online）UPS供电系统，其单机输出功率从0．7～1500kVA。
对于这样的机型，当我们在采用多机"
冗余"
配置方案时，可将6～9台具有相同功率输出和相同型号的UPS电源直接并机而形成7000～8000kVA的大型UPS供电系统。
对于在线式输出UPS来说，它向我们所提供的交流电源是高质量的正弦波电源。
2、在线互动式（Interactive）UPS电源，其单机输出功率从0.7～20kVA左右。
对于这种UPS来说，当市电电源在约150～264V的范围内，它向用户提供经铁磁谐振稳压器或经变压器抽头调压处理的一般市电电源（这就意味着，来自一般市电电网的频率波动、由"
谐波污染"
而形成的高波形畸变度及从电网串入的干扰等因素依然存在，其实就是我们所实际使用的交流电源）。
对于这种UPS来说，仅仅当市电电源电压低于150V或高于264V左右时，它才有可能向我们提供真正的"
UPS逆变器高质量的正弦波"
电源。
因此，有的厂家常将它称为"
准在线式UPS"
或"
三端口UPS"
当市电供电正常时，这种UPS中的身兼逆变器／充电器两种功能的变换器承担起电池充电器的功能。
3、Elta变换器型UPS电源，其单机输出功率从10～480kVA。
对于这种UPS来说，当市电电压变化在±
15％之内时，它向用户提供的电源是由85％以上的普通市电电源和Delta逆变器所产生的逆变器电源叠加而形成的交流稳压电源。
当市电电压超过±
15％时，其主逆变器在电池放电的条件下，向用户提供真正的"
UPS逆变器高质量正弦波电源"
。
4、后备式（Offline）正弦波输出UPS电源，其单机输出功率从0.25～2kVA左右。
对于这种UPS来说，当市电电源电压在170～264V的范围内，它向用户提供经变压器抽头调压处理过的一般市电电源；
仅当市电电源的电压低于170V或高于264V时，才向用户提供真正的"
UPS逆变器"
高质量的正弦波电源。
由此，我们可以得到如下结论：
如果按技术性能的优劣来排序的话，其顺序应为：
在线式UPS电源、Delta变换器型UPS电源、准在线式UPS电源、后备式正弦波输出UPS电源。
就价格而言，排序方式正好相反。
因此，绥化市通信分公司在UPS的选型上兼顾性价比，根据我公司的市电供电状况和负载的实际要求，我们在选型上比较偏向于在线式UPS供电系统。
五、UPS的选择
近１０年来ＵＰＳ的技术更新日新月异。
UPS的功率从几百伏安做到几千千伏安系统，品牌繁多，技术发展参差不齐。
如何选择合适的ＵＰＳ成为我公司必须面对的课题。
下面我从技术和使用角度来谈谈ＵＰＳ选择的几个重要问题。
１、供电选择
中小功率一般是指几个千伏安及其以下的功率。
通过比较,我们知道主要有中小功率分散供电和大功率集中供电两种方式。
另外，目前市场上小功率的ＵＰＳ为了追求体积小、重量轻、价格低，大都是简化设计，技术上没有大功率ＵＰＳ那么严密，性能指标也不及大功率ＵＰＳ。
比如，３０个１ｋＶＡ的ＵＰＳ和１个３０ｋＶＡ的ＵＰＳ都能满足对设备的供电，但可靠性和供电品质是不一样的。
而在同等技术档次下，比如某品牌５ｋＶＡ～３０ｋＶＡ技术设计档次一样，但６个５ｋＶＡＵＰＳ的市场价格又会超过一个３０ｋＶＡＵＰＳ的价格（相同的蓄电池延迟时间的前提下）。
综上所述，我公司的各UPS用机电房的设备比较多，布置比较集中，因而我们优先考虑用大功率ＵＰＳ。
２、大功率ＵＰＳ关键技术特性
衡量ＵＰＳ的性能有很多技术指标，下面就几个能反映生产技术水平，同时也是我们使用者关心的技术特性进行探讨。
a、输出电压特性
ＵＰＳ的功能有两个：
一是在市电断电时不间断地对设备供电；
另一个就是隔离市电干扰，给负载提供波形稳定而纯净的正弦波电源。
因此，考察一个ＵＰＳ首先就要看它的输出电压特性。
ＵＰＳ输出电压特性由下面３个参数来描述。
（１）稳态电压精度
稳态电压精度在平衡负载和非平衡负载时能达到的值一般是不一样的。
如果不加区别，厂家应给出非平衡负载时的稳态电压精度。
市场参考值是：
平衡负载±
１％，非平衡负载±
２％。
（２）瞬态响应特性
瞬态响应特性指负载从０～１００％突加或从１００％～０突减时输出电压的精度，其中突减负载带来的暂态过程一般要比突加负载严重。
市场参考值是±
４％。
（３）谐波失真度
b、ＵＰＳ带非线性负载的能力
ＵＰＳ的负载主要是计算机，而计算机的电源是开关电源，它们吸取的电流并非正弦波，我们称之为非线性负载。
一般正弦波的峰值与有效值之比（波峰因数）为２比１，而非线性负载电流的波峰因数常常为２０～３０比１。
市电容量大，阻抗小，对非线性负载供电时，问题不大。
ＵＰＳ却有较大的输出阻抗，非线性负载会在ＵＰＳ的输出端产生谐波电压，特别是在谐振频率附近的谐波电压更大，使ＵＰＳ的输出电压失真。
而且ＵＰＳ的容量也是有限的，它必须有好的对策来对付高波峰因数的负载电流，否则ＵＰＳ可能在带这类负载时经常切换到限流工作，引起输出电压降低，进而影响计算机负载的正常运转。
所以现在好的ＵＰＳ都提出自己的ＵＰＳ能够允许的波峰因数，一般应在３比１以上。
反过来，我们在选择ＵＰＳ的容量时，也应该考虑非线性负载的影响。
因为ＵＰＳ的标称容量同其他电器设备一样，是按负载功率因数０.８来定的。
而非线性负载的功率因数常常只有０.６～０.６５，如果要ＵＰＳ带满负荷的这类负载，势必无能为力。
所以核定ＵＰＳ容量时，应该作适当的放大。
c、ＵＰＳ的输入特性
ＵＰＳ的输出特性主要决定于ＵＰＳ的逆变器，而ＵＰＳ的输入特性主要决定于ＵＰＳ的前级整流。
过去人们不太重视ＵＰＳ的输入特性，谈到输入部分只谈输入电压范围、频率，对输入功率因数、谐波影响则不太关心。
有的厂家提供了输入滤波器，功率因数能提高到０.９以上，但出于经济上的考虑，仅仅是作为选件，并且还是手动接入和断开的。
其实设备的功率因数低，谐波电流大会给电网带来很多危害，归纳起来主要有：
（１）干扰其他的用电设备；
（２）增大输入电流在传输线上的损耗；
（３）增加前级设备的功率容量，提高投资；
（４）增大中线电流。
为了达到对负载的不间断供电，ＵＰＳ还经常与柴油发电机配合使用。
这时低功率因数的ＵＰＳ对柴油发电机和其他负载的危害会更明显。
传统开关电源的功率因数，由于使用ＰＦＣ（功率因数矫正）电路，普遍能达到０.９９以上，高频ＰＷＭ整流技术更为大功率ＵＰＳ的输入特性的改善提供了技术上的可行性。
相信高功率因数的ＵＰＳ将会是今后人们追求的选择。
d、ＵＰＳ并机技术
并机技术是ＵＰＳ技术的前沿课题，厂家在这项技术上也表现出较大的差异。
ＵＰＳ并机有两个目的，一是为了扩充容量，二是为了获取备份。
过去并机控制是由一台主机或者单独一台并机柜来实现对几台ＵＰＳ的均流和互锁，我们称之为集中控制。
它的最大问题就是如果主机或者并机柜出了问题，换句话说，如果集中控制部分出了问题，并机就告失败。
改进的办法是取消几台并联工作的ＵＰＳ之间的主从关系，让它们彼此之间两两连接，地位对等，这样任何一台出现故障，都不会影响其他几台机器的并联工作，而且对并联系统扩容也比较方便，不需要把正在运行的ＵＰＳ停下来整体调试就可以直接并上一台新的ＵＰＳ。
近两年来，有的公司提出更新的方案。
他们认为上述并机方式连接线太多，安装、调试的工程量繁琐，可靠性不够高。
为了把更多的工作在出厂前完成，减少安装、使用带来的不可靠性，他们提出了不要互连控制线的并机技术，并联新模块更方便。
在我公司的UPS使用中，目前应用较多的是双机并联系统。
因为目前单机容量做到１５０ｋＶＡ已经是很平常的事，这已经能够满足我公司各机房大多数情况的容量要求。
双机并联具有更大的灵活性。
市场上主要有两种拓扑结构：
一种是串联，一种是并联。
（１）串联结构
两台完整的ＵＰＳ同步工作，但一台ＵＰＳ的输出接到另一台ＵＰＳ的静态开关，前者（ＵＰＳ１）是从机，后者（ＵＰＳ２）是主机。
平常主机输出全部负载电流，主机故障时切换到从机。
这种结构的并机系统最大的问题是主机的静态旁路没有备份。
如果主机的转换控制失灵或者静态旁路故障，即使从机正常也不能切换给负载。
（２）并联结构
并联结构有两种工作模式，一种是功率均分方式，一种是热备份方式。
功率均分方式是：
两台ＵＰＳ在正常情况下平均承担负载电流，一旦有一台ＵＰＳ出现故障，故障ＵＰＳ退出，另一台承担全部负载电流。
这种方式的并机系统既可以用于容量扩充，又可以用于系统备份。
比如，两个３０ｋＶＡ的ＵＰＳ在功率均分模式并机工作，可以带６０ｋＶＡ的负载。
但如果要实现备份，则负载容量必须限制在一台ＵＰＳ的容量即３０ｋＶＡ之内。
并联热备份方式是：
两台ＵＰＳ同步工
升级会员 