计算机领域UPS的应用与技术参数和选购

UPS能够给计算机继续供电。连接在计算机和电源之间以保证电流不受干扰的设备。UPS设备使用电池保持计算机在断电之后仍能正常运行一段时间。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。（UPS）不间断电源(UPS)，在停电时，为计算机或其它设备继续提供电源。UPS可以是下面的一种：电池系统。旋转UPS，它利用一个大飞轮的惯性来为计算机提供短暂电源。运行AC发电机的内燃马达。UPS设备有两种类型：联机和旁置。旁置设备只在电源没电时才启动。因此，它必须有可在5微秒内启动它做后援电源的电路。联机设备固定地为计算机提供电源。由于这一特点，它不需要在没电时才打开。如果外面的电源坏了，这个部件内的电池还继续向计算机提供电力。虽然联机UPS是最好的选择，但比旁置UPS要昂贵得多。然而由于联机部件对计算机提供恒定的电力，所以这种电力总是稳定的。当购买电池后援系统时，需要对下面设备有些了解：这个UPS电池可以提供电力的时间。当UPS是在后缓电力操作时，UPS是否向服务器提供德国Piller不间断电源UPS警告系统。这个UPS有无消除外来瞬变嗓音的电力调节功能。电池的寿命和它随着时间如何降级。电池不再提供后援电力时，这个设备能否警告你。这些电池是否可换。还需知道准备安装UPS的设备电力需求情况。对于服务器，可能安装CPU(和其它附加设备)、监视器、外部路由器、集线器和布线中心。可以通过查看这些设备的后板来发现它们的电力需求。UPS的性能主要用伏安(VA)来衡量，它是指线路的电压乘以电流(安培)。需要把所有连接到这个UPS的设备的电力需求加在一起，然后购买一个可以处理负载的UPS。首先查得这个设备后板上的安培数，并乘以电压值(在美国通常是120伏特)，然后将每个设备的这个数字加在一起，并选择一个合适的UPS。连接到文件服务器的UPS通常需要一条附加电缆，当UPS在后缓电力工作时，通过这条电缆警告文件服务器。然后，服务器就必须在一定时间内进行下载过程。这个监督器电缆的一端需要有一个立体声插头(为插进旁边的UPS监督器板或一个非PS/2文件服务器的SS键卡)或一个4针鼠标插头(为插入一个PS/2文件服务器的鼠标端口)。这个监督器电缆的另一端需要具有选择的特定UPS所需类型的连接器。一些厂商已经为他们的电力保护设备开发了一些高级功能。美国电力转换公司的Smart-UPS系列，通过一种称为PowerChute的软件控制程序，向网络管理人员提供了诊断信息。这个软件是安装在服务器上的，并通过一条电缆与该UPS进行通信。然后，管理人员就可以跟踪电力质量、UPS操作温度、线路频率、UPS输出电压、最大和最小线路电力、电池强度、线路电压和UPS负载。美国电力转换公司(AmericanPowerConversion)在Kingston，RhodeIsland。[编辑本段]组成UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检不间断电源故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产（如粗黑→所示）；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）。UPS电源系统主要分两大部分，主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关，因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功率应满足UPS电源70％的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不同，主要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等。莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电，因此，UPS电源系统在检测到电网电压中断后，可自行启动供电，且随着储能电池慢慢放电，储能电池的容量随着时间会逐渐降低，考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50％并留有一定的余量，UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时，半容量为1小时。[编辑本段]工作原理AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。不间断电源APCSmartUPSVTDC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。[编辑本段]电源工作过程当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输不间断电源工作原理框图出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源（标称额定功率）80%的阻性负载设计负载能力，一般带计算机负载时可承受的按下式估算：∑i=1nPi≤P不间断电源其中P为不间断电源输出容量（VA），P为第i个负载伏安数每套PLC功率：220V*0.5=110VA每台操作站功率：220V*2A=440VAIBMPC客户机及服务器：220V*1.5A=330VA则总功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA6490VA/0.8=8112VA因此，在这条棒材生产线上，采用10KVA的不间断电源比较合适。[编辑本段]电网异常情况使用不间断电源是为了应对电网可能出现的以下情况：停电（电网停止工作，无电压输出）压降（亦称下陷，电网电压低于标称电压15%-20%，时间可能持续数秒）电涌（亦称浪涌、突波，电网电压瞬间高于标称电压1后备式UPS不间断电源0%以上，时间持续数秒）持续欠压持续过压线噪（因线路屏蔽差而引入的射频或电磁干扰）频率漂移（发电机不稳定造成的电网频率偏差）开关瞬态（亦称暂态，由电气设备开关或放电造成的电压偏差，有时可高达20000伏，但是持续时间极短，仅数纳秒）谐波（电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的干扰）针对以上各种电力问题，有几种不同解决方式，见下表后备式在线互动式纯在线式电涌××/△○高压突波××/△○暂态过电压××/△○电压下陷××/△○噪声干扰××/△○频率××/△○飘移谐波××/△○电压过低××/△○市电中断○○○○代表有较佳保护△代表有限或视状况保护×代表没有保护[编辑本段]发展飞轮式在使用电池的时代之前，不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应，这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机（或汽油机）及发电机等组成。在电网供电的情况下，由整流器提供的直流电驱动电动机不间断电源带动飞轮旋转，并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用，发电机转速可以保持均衡，此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。当电网断电后，飞轮继续带动发电机的转子旋转，同时启动柴油机带动发电机发电，替代原有电网为负载供电。由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力，会产生较大的噪音同时体积也较大，因此目前一般仅被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合，通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。蓄电池式自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来，不间断电源一直在被改进，但是其基本原理没有重大变化。现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成，一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下，不间断电源利用电网电源为自身充电，在电网出现异常的时候，不间断电源将存储于电池中的电能释放，供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和后备式（亦称为离线式）两种；按输出波形可分为正弦型、近似正弦型（用阶梯方波来拟合正弦波）等。[编辑本段]特点UPS是针对中国电网环境和网络监控和网络系统、医疗系统等对电在线互动式UPS源的可靠性要求，克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题，以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。系统采用在线式双变换拓扑架构设计，完全消除了UPS对电网的谐波污染，DC/AC输入设有谐波抑制器，完全消除了UPS对电网的谐波污染DC/AC变换器采用SPWM脉宽调制技术、IGBT功率模块以及输出隔离变压器，使UPS的输出为一稳频稳压、滤除杂讯，不受电网波动干扰、低失真度的纯净正弦波电源。具有带载能力强、负载兼容性好、市电输入电压、频率范围宽、输出无切换时间、优异的发电机兼容匹配性等特点，满足各种应用环境的要求；完善的保护装置，提升了系统运行的稳定性、可靠性以及先进的电池浮充电技术，完按电池的特性曲线充电，极大的延长电池的使用寿命；完善的LCD界面设计，使人机沟通零距离；UPS与PC间可通过RS232通讯端口进行通讯，使用户很轻松的了解UPS的工作状况、历史记录、及对UPS的控制，同时可通过远程网络监控功能，对UPS进行远程、随时随地的监控与管理。[编辑本段]种类UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类；其中，我们最常用的是后备式UPS，如四通HO系列与SD系列，它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，美国山特城堡系列机架式UPS逆变输出的交流电是方波而非正弦波,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域；在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，如四通PS系列，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；由于需要较大的投资,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中；另外四通、APC等厂商还提供在线互动式UPS，同后备式相比较，在线互动式具有滤波功能，抗市电干扰能力很强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，所以能配备服务器、路由器等网络设备，或者用在电力环境较恶劣的地区；尤其四通MD系列的UPS，价格又远低于在线式，是应该向用户大力推荐的一种更好的选择。[编辑本段]应用不间断电源[1]现已广泛应用于：工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。[编辑本段]功能UPS(UninterruptiblePowerSystem)，即不间断电源，是一种含有储能装置不间断电源，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于