UPS的功能與作用

UPS是不間斷電源(UninterruptiblePowerSystem)的英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)，它伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而出現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)常用的外圍設(shè)備之一。實(shí)際上，UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置，并以逆變器為主要組成部分的恒壓恒額的不間斷電源。UPS在其發(fā)展初期，僅被視為一種備用電源。后來(lái)，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過(guò)壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題，使計(jì)算機(jī)等設(shè)備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤(pán)程序被沖掉等嚴(yán)重后果，引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成一種具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護(hù)系統(tǒng)。

目前在市場(chǎng)上可以購(gòu)買(mǎi)到種類(lèi)繁多的UPS電源設(shè)備，其輸出功率從500VA到3000kVA不等。當(dāng)有市電供給UPS的時(shí)候，UPS對(duì)市電進(jìn)行穩(wěn)壓(220V±5%)后為計(jì)算機(jī)供電。此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電。因UPS設(shè)計(jì)的不同，UPS適應(yīng)的范圍也不同，UPS輸出電壓在±10-15%的變化一般屬正常的計(jì)算機(jī)使用電壓。當(dāng)市電異?；蛘咧袛鄷r(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換供給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以維持計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常工作并保護(hù)計(jì)算機(jī)的軟硬件不受損失。

UPS的分類(lèi)與特點(diǎn)

UPS電源按其工作方式可分為后備式和在線(xiàn)式兩大類(lèi)，按其輸出波形又可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。后備式UPS電源在市電正常供電時(shí)，市電通過(guò)交流旁路通道再經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)直接向負(fù)載提供電源，機(jī)內(nèi)的逆變器處于停止工作狀態(tài)。這種UPS電源在實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一臺(tái)穩(wěn)壓性能極差的市電穩(wěn)壓器。它除了對(duì)市電電壓的幅度波動(dòng)有所改善外，對(duì)市電電壓的頻率不穩(wěn)、波形畸變以及從電網(wǎng)串入的干擾等不良影響基本上沒(méi)有任何改善。只有當(dāng)市電供電中斷或低于170V時(shí)，蓄電池才對(duì)UPS的逆變器供電，并向負(fù)載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電源。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)不大、對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。

在線(xiàn)式UPS電源在市電正常供電時(shí)，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調(diào)制、濾波，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時(shí)是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負(fù)載提供交流電源。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對(duì)負(fù)載提供交流電源。因此，對(duì)在線(xiàn)式UPS電源而言，在正常情況下，無(wú)論有無(wú)市電，它總是由UPS電源的逆變器對(duì)負(fù)載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)及干擾帶來(lái)的影響。顯而易見(jiàn)，在線(xiàn)式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為零。方波輸出的UPS電源帶負(fù)載能力差(負(fù)載量?jī)H為額定負(fù)載的40-60%)，不能帶電感性負(fù)載。如所帶的負(fù)載過(guò)大，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負(fù)載中的容性電流增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞負(fù)載的電源濾波電容。

正弦波輸出的UPS電源的輸出電壓波形畸變度與負(fù)載量之間的關(guān)系沒(méi)有方波輸出UPS電源那樣明顯，負(fù)載能力相對(duì)較強(qiáng)，并能帶微電感性負(fù)載。不管那種類(lèi)型的UPS電源，當(dāng)它們處于逆變器供電狀態(tài)時(shí)，除非迫不得已，一般不要滿(mǎn)載或超載運(yùn)行，否則會(huì)使UPS電源的故障率明顯增多。

UPS與負(fù)載的匹配

有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)來(lái)表示其輸出功率，如500W、1kw等;有的UPS用伏安(VA)或者千伏安(kVA)來(lái)表示其輸出功率大小，如3000VA、5kVA等。VA與W的一般換算關(guān)系為：瓦是伏安的0.8倍，如3kVA=2.4kw。UPS是線(xiàn)負(fù)載供電用的，每一種UPS都有特定的輸出功率能力。如3kVA的UPS，其最大輸出功率是3kVA或者2.4kw，此時(shí)就要求接到這臺(tái)UPS上的設(shè)備的耗電功率總和不能超過(guò)2.4千瓦。通常設(shè)備都標(biāo)明了耗電功率(或者額定功率)，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)使所有接到UPS上的設(shè)備的額定功率加起來(lái)不超過(guò)UPS的輸出功率，這種方法通常就叫做UPS輸出功率與負(fù)載耗電功率的匹配。但有些設(shè)備的啟動(dòng)功率是額定功率的3-5倍(例如打印機(jī)的額定功率為200W，則在計(jì)算負(fù)載匹配時(shí)要按5×200W=1000W進(jìn)行折算)。除了打印機(jī)以外的其他計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，通常啟動(dòng)功率略大于額定功率，故考慮匹配時(shí)最好按UPS輸出功率的80%進(jìn)行負(fù)載匹配。

標(biāo)準(zhǔn)的UPS未加外接電池前，在它的輸出功率與負(fù)載耗電功率完全匹配(即全負(fù)載)的情況下，一般從市電中斷時(shí)算起可供電約6-10分鐘(具體數(shù)值每個(gè)型號(hào)的UPS說(shuō)明書(shū)上都有記載)。如果以負(fù)載耗電功率只有UPS輸出功率的一半計(jì)算(習(xí)慣叫半負(fù)載或者50%負(fù)載率，如1000W的UPS接入500W的負(fù)載)，則可供電12-25分鐘，不同負(fù)載量時(shí)的UPS供電時(shí)間大約可參照負(fù)載減半時(shí)間加倍的方式計(jì)算。使用注意事項(xiàng)正確使用UPS電源，不但可以減少UPS發(fā)生故障的機(jī)會(huì)，而且能夠有效地延長(zhǎng)其使用壽命。

平常應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)使用UPS電源時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守廠(chǎng)家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的有關(guān)規(guī)定，保證UPS所接市電的火線(xiàn)、零線(xiàn)順序符合要求。

(2)配備UPS的主要目的是防止由于突然停電而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)丟失信息和破壞硬盤(pán)，但有些設(shè)備工作時(shí)是并不害怕突然停電的(如打印機(jī)等)。為了節(jié)省UPS的能源，打印機(jī)可以考慮不必經(jīng)過(guò)UPS而直接接入市電。如果是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可考慮UPS只供電給主機(jī)(或者服務(wù)器)及其有關(guān)部分。這樣可保證UPS既能夠用到最重要的設(shè)備上，又能節(jié)省投資。

(3)不要超負(fù)載使用UPS。UPS電源的最大負(fù)載量應(yīng)該是其標(biāo)稱(chēng)負(fù)載量的80%(如1000w的UPS，按80%負(fù)載率即800W去匹配負(fù)載：1000VA的UPS按80%換算成800W之后再按80%負(fù)載率即640W去匹配負(fù)載)。如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，常造成逆變?nèi)龢O管的擊穿。此外，在使用UPS時(shí)，嚴(yán)禁接諸如日光燈之類(lèi)的感性負(fù)載，而只能接純電用或較小的電容性負(fù)載。

(4)開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意開(kāi)關(guān)機(jī)的順序：開(kāi)機(jī)時(shí)先開(kāi)UPS，稍后(最好是滯后1-2分鐘，讓UPS充分進(jìn)入工作狀態(tài))再開(kāi)通負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)，而且負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)要一個(gè)一個(gè)地去開(kāi)通：關(guān)機(jī)時(shí)順序正好相反，先一個(gè)一個(gè)地關(guān)掉負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)，再關(guān)掉UPS。UPS要長(zhǎng)期處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，而計(jì)算機(jī)等負(fù)載則每次要用才開(kāi)機(jī)，用完后只要關(guān)掉計(jì)算機(jī)等負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)即可。

(5)不要頻繁關(guān)閉和開(kāi)啟UPS電源。

一般要求在關(guān)閉UPS電源后，至少要等待6秒鐘后才能再開(kāi)啟UPS電源，否則，UPS電源可能處于“啟動(dòng)失敗”的狀態(tài)，即UPS電源處于既無(wú)市電輸出又無(wú)逆變器輸出的不正常狀態(tài)。

(6)UPS內(nèi)電池內(nèi)的電能有可能因某種原因而耗盡或者接近耗盡。為了補(bǔ)償電池能量和提高電池壽命，UPS要進(jìn)行及時(shí)的、較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)充電(通常不少于48小時(shí)，可以帶或者不帶負(fù)載)，以避免由于電池衰竭而引起故障。新購(gòu)置或存放很久的UPS，在使用前，應(yīng)先充電12小時(shí)。長(zhǎng)期存放不用的UPS，每隔3個(gè)月，充電12小時(shí)，若處于高溫地區(qū)，每隔2個(gè)月充電一次。UPS不充電就使用，會(huì)損壞蓄電池。