UPS，就是不間斷電源。通常是弱電機房工程子系統之一，是將蓄電池與主機設備相連接，主要用于給設備提供穩定、不間斷的電力供應。

 

當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應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 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們一起來看下UPS的基礎知識。

 

01 UPS的基本原理及主要技術參數

 

什么是UPS？

 

利用電池化學能作為后備能量，在市電斷電等電網故障時，不間斷地為用戶設備提供（交流）電能的一種能量轉換裝置。

 

 

為什么需要UPS？

 

市電電網提供的電力供應，看上去正常，可是不可靠:表面正常的電力，實際上危機四伏。

 

 

電源中斷

 

數據丟失，通信中斷，商機延誤......

 

—— 直接損失以每分鐘5000-100000元計

 

設備停運，儀表失靈，手術中斷......

 

—— 間接經濟損失無法估量

 

電源污染

 

瞬態尖峰、電源浪涌、高壓脈沖

 

造成服務器、路由器、磁盤陣列 等設備硬件損壞

 

諧波污染、線間噪聲、頻率漂移

 

造成網絡傳輸誤碼率大增，數據傳輸速度低下

 

UPS的四大功能

 

不停電功能——解決電網停電問題

 

交流穩壓功能——能解決網壓劇烈波動問題

 

凈化功能——解決電網與電源污染問題

 

管理功能——解決交流動力維護問題

 

UPS系統結構

 

 

監控平臺也是UPS的最重要組成部分之一

 

 

 

UPS主要技術參數

 

輸入特性：

 

1、輸入電壓范圍   輸入電壓范圍寬可減小電池放電機會，延長電池壽命。

 

2、輸入功率因數   功率因數低，輸入無功功率大，諧波電流污染電網，影響干擾其它設備。

 

3、主電源頻率允許范圍。

 

4、輸入電流諧波分量。（PFC、6/12脈沖變壓器）

 

輸出特性：

 

1、靜態穩定度。大型為1%，中小型為2%。

 

2、輸出瞬態特性。大型5%，中小型8%。

 

3、輸出過載能力。（如：過載125% 5MIN;150% 10S)

 

4、輸出功率因數。（0.8、0.9、1）

 

5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內。

 

02 UPS相關配置及計算

 

UPS系統基本由以下部分組成：

 

 UPS主機

 

必選功能件(如BCB BOX等)

 

蓄電池

 

配套電池柜/架, 電池開關等

 

功能選件( 如防雷, 監控,諧波治理，上出線等)

 

需要進行的計算：

 

UPS主機容量計算與選擇

 

UPS后備電池的容量計算與選擇

 

UPS容量計算與選擇

 

首先獲得負載的總功耗,并統一單位到KVA

 

例如:一般個人計算機負載約200VA，小型服務器負載約1500VA，大中型服務器負載約3000VA

 

電流I(A安培)及 功耗W（瓦特）與VA的轉換關系

 

VA= I*220

 

VA= W/0.8(計算時通常考慮20KVA以下為0.7，20KVA以上為0.8)

 

考慮到UPS運行在60-80%的區間是最佳運行狀態,一般建議在計算時將上面的結果除以0.8再一次放大

 

然后在產品手冊中選取最靠近的功率產品

 

采用恒功率模式計算方式

 

   W/cell ＝ PL/(N×6×η)

 

03 UPS供電方案介紹

 

集中供電方式：

 

優點：可以實現網絡設備資源的等電位控制，減小傳輸誤碼率。

 

缺點：初期投資大，單機故障影響大。

 

分散供電方式：

 

優點：方案布置靈活，故障影響小。

 

缺點：如整個設備不能保持同地線，易引發干擾。

 

 

單機供電

 

UPS解決方案中最簡單的一種

 

每一分散地點交流供電系統容量多為6KVA以下

 

各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護

 

市電通常就近采用插座輸入

 

主從機串聯“熱備份”

 

適合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

 

由UPS主機、UPS從機、電池系統、配電系統組成

 

配電設計和工程施工簡單

 

 

優點：

 

兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態。

 

對于UPS同步跟蹤性能要求較低。

 

采用不同型號、不同容量UPS構成串聯熱備份方式。

 

缺點：

 

從機長期處于空載運行狀態、效率低。

 

從機電池組長期處于浮充狀態，得到定期帶載放電維護機會少，會影響電池壽命。

 

從機必須有良好的帶階躍負載能力。

 

長期運行，主機逆變器=靜態旁路轉換功能良好是關鍵

 

無擴容功能。

 

相對于“并聯”冗余系統平均無故障時間偏低。

 

模塊并聯供電

 

全部交流負載集中供電，由1臺模塊化并聯UPS供電

 

模塊化UPS包括：機架、可并聯功率模塊、可并聯電池模塊、充電模塊等

 

適合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

 

由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統組成

 

功率模塊配置為N+1冗余，減少了MTTR

 

共用輸入、輸出、并聯的電池系統、控制系統

 

N+1直接并聯冗余

 

適合于中大型網絡、數據中心、大樓集中供電、工業廠礦等應用場合

 

由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統組成

 

系統N+1冗余，可靠性高于單機UPS

 

易于擴容，維護便捷

 

是應用最為廣泛的方案

 

 

優點：

 

完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯時可均分負載電流。

 

良好的擴容性能（N+1）

 

避免了“串聯”熱備份方式的缺點。

 

缺點：

 

對設備本身同步鎖相技術要求高

 

對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。

 

對逆變器輸出電壓調節性能要求高——分相調節

 

UPS必須同型號、同容量。

 

多臺并聯時，旁路也需增加“均流電感”

 

 

雙母線

 

解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統可靠性。系統配置復雜，投資大，安裝調試要求高。