UPS名詞解釋

UPS名詞解釋

高頻機(jī)與工頻機(jī)區(qū)別

定義

1、高頻機(jī)：利用高頻開關(guān)技術(shù)，以高頻開關(guān)元件替代整流器和逆變器中的工頻變壓器的UPS，俗稱高頻機(jī)，高頻機(jī)體積小、效率高。

2、工頻機(jī)：采用工頻變壓器作為整流器與逆變器部件的UPS俗稱工頻機(jī)，主要特點(diǎn)是主功率部件穩(wěn)定可靠、過負(fù)荷能力和抗沖擊能力強(qiáng)。

高頻機(jī)VS工頻機(jī)

2-1高頻機(jī)不帶隔離變壓器，其輸出零線存在高頻電流，主要來自市電電網(wǎng)的諧波干擾、UPS整流器和高頻逆變器脈動(dòng)電流、負(fù)載的諧波干擾等，其干擾電壓不僅數(shù)值高而且難以消除。而工頻機(jī)的輸出零地電壓更低，而且不存在高頻分量，對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信安全來講，更加重要。

2-2高頻機(jī)輸出沒有變壓器隔離，如果逆變功率器件發(fā)生短路，則直流母線（DC BUS）上的高直流電壓直接加到負(fù)載上，這是安全隱患，而工頻機(jī)則不存在此問題。 2-3工頻機(jī)的抗負(fù)載沖擊能力較強(qiáng)。

3、性能比較

序號(hào) 比較的指標(biāo)、性能高頻UPS 工頻UPS

1 過載能力 一般 較強(qiáng)

2 抗輸入浪涌能力 一般較強(qiáng)

3 輸出抗沖擊、短路能力 一般 較強(qiáng)

4 輸入功率因數(shù)0.99 0.7

5 整機(jī)效率 85～90% 75～85%

6 功率密度 高小

7 零地電壓 相對(duì)較差，有高頻分量 相對(duì)較好 8 輸出級(jí)元器件 多 少

9 功率器件容量 小 大

10 故障時(shí)器件損壞程度 高 低

11 可靠性 一般 好

12 可維護(hù)性 較復(fù)雜 簡易

13 重量 輕 重

14 體積 小 大

15 與發(fā)電機(jī)適應(yīng)力 較差 好

從以上的比對(duì)中可以清晰的看出工頻機(jī)在很多的方面優(yōu)于高頻機(jī)。對(duì)于可靠性要求較高的一些重要、關(guān)鍵部位的電源保護(hù)方案還應(yīng)以工頻機(jī)為首選。

輸入功率因數(shù)：是一個(gè)重要指標(biāo)。提高此項(xiàng)指標(biāo)不僅可以降低線路損耗、節(jié)約電能、消除火災(zāi)隱患，還可以減少對(duì)市電的諧波污染，提高市電的供電質(zhì)量，獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。提高輸入功率因數(shù)的方法由無源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展到有源功率因數(shù)校正技術(shù)。沒有采用校正技術(shù)的輸入功率因數(shù)很低，最理想的輸入功率因數(shù)是1。

電源效率：是指UPS的整機(jī)電能利用率，也就是UPS從外部吸收功率與向負(fù)載輸出功率兩者之的比值。這個(gè)數(shù)值和UPS電源設(shè)計(jì)線路有密切的關(guān)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(dá)到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不間斷供電設(shè)備，最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。

轉(zhuǎn)換時(shí)間：UPS的轉(zhuǎn)換時(shí)間是指UPS從市電切換到電池狀態(tài)或從電池狀態(tài)切換到市電所需要的時(shí)間。通常UPS的轉(zhuǎn)換時(shí)間不能大于10ms（毫秒）。

UPS的轉(zhuǎn)換時(shí)間指標(biāo)希望是越小越好，但有些容性負(fù)載可以承受短時(shí)間的轉(zhuǎn)換，UPS如采用繼電器則存在4~10ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間，對(duì)采用電子開關(guān)則小一些，關(guān)鍵是看該UPS采用何種技術(shù)。通常我們認(rèn)為后備式與在線互動(dòng)式有轉(zhuǎn)換時(shí)間，在線式UPS則不存在轉(zhuǎn)換時(shí)間，即零轉(zhuǎn)換時(shí)間。

對(duì)于家庭個(gè)人使用或SOHO小型辦公應(yīng)用來講，建議購買具有轉(zhuǎn)換時(shí)間的后備式UPS（不要大于10ms），比較合算；而對(duì)于交通、銀行、證券或大企業(yè)等重要型工作，則建議購買零轉(zhuǎn)換時(shí)間的在線式UPS。

輸出電壓頻率：一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz（赫茲）或者60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，UPS同步跟蹤市電頻率，超出則以本機(jī)頻率輸出。這個(gè)實(shí)際輸出的頻率就是輸出電壓頻率。

輸入電壓范：UPS的輸入電壓范圍，即UPS允許市電電壓的變化范圍，也就是保證UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。范圍越大說明UPS適應(yīng)性越好。一般UPS的輸入電壓范圍應(yīng)該在160V~270V之間或者更寬。

在正常的輸入電壓范圍內(nèi)，逆變器（負(fù)載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性越小，故電池的壽命就相對(duì)延長。因?yàn)楫?dāng)?shù)氐碾妷翰▌?dòng)情況直接影響UPS的運(yùn)行，特別是有些地區(qū)電網(wǎng)比較惡劣，白天和晚上的電壓相差很大。如果UPS 要24小時(shí)工作，在如此大的變化范圍里，UPS能否工作至關(guān)重要。如不能工作，只有轉(zhuǎn)電池，這樣一則電池并沒有用于真正的斷電，二則頻繁轉(zhuǎn)電池會(huì)影響電池的壽命。如果該UPS的轉(zhuǎn)電池裝置為繼電器，則對(duì)繼電器的損壞特別嚴(yán)重，大大增加了UPS的故障率。

當(dāng)UPS電源以市電供電方式工作過程中，如果輸入交流電源的電壓高于輸入電壓上限和低于輸入電壓下限時(shí)，UPS將斷開輸入交流電源，而切換到電池供電方式。開機(jī)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍，反映了UPS電源對(duì)電網(wǎng)電壓變化的適應(yīng)能力，開機(jī)輸入電壓范圍和輸入電壓范圍越寬表示機(jī)器對(duì)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)變化適應(yīng)能力越強(qiáng)。

浮充和均充都是電池的充電模式。

1． 浮充工作原理：當(dāng)電池處于充滿狀態(tài)時(shí)，充電器不會(huì)停止充電，仍會(huì)提供恒定的浮充電壓與很小浮充電流供給電池，因?yàn)�，一旦充電器停止充電，電池�?huì)自然地釋放電能，所以利用浮充的方式，平衡這種自然放電，小型UPS通常采用浮充模式。

2． 均充工作原理：以定電流和定時(shí)間的方式對(duì)電池充電，充電較快。在專業(yè)維護(hù)人員對(duì)電池保養(yǎng)時(shí)經(jīng)常用的充電模式，這種模式還有利于激活電池的化學(xué)特性。

注：智能型充電器具有根據(jù)電池工作狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換浮充和均充的功能，可充分發(fā)揮浮充和均充各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)快速充電和延長電池壽命。

輸出波形對(duì)負(fù)載有何影響？

答: 一般負(fù)載分為三大類，及電阻性負(fù)載（如燈泡）、電容性負(fù)載（如交換式電源供應(yīng)器） 及電感性負(fù)載（如傳動(dòng)馬達(dá)）。對(duì)正弦波而言，此三類負(fù)載均可使用。方波、階梯波僅可 用于電阻性及電容性負(fù)載，因感性負(fù)載的反電動(dòng)勢(shì)是階梯波的致命傷，而電容性負(fù)載則需 要較高的峰值電壓來驅(qū)動(dòng)，方波、階梯波的產(chǎn)品恰好有高峰值的特性，但因階梯波有諧波 成份，對(duì)某些儀器而言會(huì)因?yàn)橹C波干擾而產(chǎn)生讀值錯(cuò)誤或誤動(dòng)作。

UPS的額定容量是指UPS的最大輸出功率（電壓V和電流A的乘積）。

通常市場上所售的UPS電源，容量較小的以“W”（瓦特）為單位來標(biāo)識(shí)；超過1千瓦時(shí)，用“VA”（伏安）標(biāo)識(shí)，“W”與“VA”值是有區(qū)別的。這就要求我們必須區(qū)別具體情況來選擇UPS。一般來講，1千瓦以內(nèi)的小容量UPS一般都用“W”表示容量，容量在1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W來表示容量。

事實(shí)上，“W”總是小于等于“VA”。它們之間的換算關(guān)系可用如下公式計(jì)算出來： W = VA×功率因數(shù)。功率因數(shù)在0～1之間，它表示了負(fù)載電流做的有用功（W）的百分比。只有電熱器或電燈泡等的功率因數(shù)為1。對(duì)于其他設(shè)備來說，有一部分負(fù)載沒有作功。這部分電流是諧波或電抗電流，它是負(fù)載特性引起的。由于有這部分電流，所以“ VA”值比“W”值大，在功率因數(shù)為1時(shí)，“W”和“VA”值相同。

那么在我們?yōu)橛?jì)算機(jī)等設(shè)備選配UPS電源時(shí)，怎樣選擇合適的UPS容量？若選擇不當(dāng)，通常會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況，一是容量過小，即所謂小馬拉大車，很可能會(huì)造成設(shè)備的損壞；另一種情況是容量過大，造成資金的浪費(fèi)。因此，正確地選擇UPS的容量對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理人員來說是一件重要的事情。

一般來講，UPS在容量選擇應(yīng)考慮以下因素：

1、實(shí)際負(fù)載情況：P=∑Pi/f

即實(shí)際所有負(fù)載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù)f，f=0.6~0.8,即可得到實(shí)際負(fù)載容量P。

2、預(yù)留擴(kuò)容：

考慮到業(yè)務(wù)發(fā)展的可能，在不大量追加投資情況下，增加UPS輸出容量，這可通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：

A：選擇可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場擴(kuò)容的UPS產(chǎn)品，如現(xiàn)在市面上銷售的模塊化UPS產(chǎn)品。 B：提前購買大容量UPS，但需提前投入大量的資金。

UPS輸出電壓

UPS輸出電壓是指市電經(jīng)過UPS整形、濾波、穩(wěn)壓等一系列措施后輸出的供電腦等負(fù)載設(shè)備使用的電壓。這種電壓一般都比市電電壓干凈，沒有雜質(zhì)訊號(hào)。通常UPS的輸出交流電壓應(yīng)該穩(wěn)定在220V，不能有過多偏差。

UPS輸入電壓頻率

UPS輸入電壓頻率，即UPS能自動(dòng)跟蹤市電、保持同步的頻率范圍。一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz（赫茲）或者是60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，亦即輸入電壓頻率范圍，這個(gè)數(shù)值可波動(dòng)范圍通常在正負(fù)百分之二左右，在這個(gè)范圍內(nèi)，UPS同步跟蹤市電頻率，超出則以本機(jī)頻率輸入。

UPS的標(biāo)稱備用時(shí)間是指市電斷電后UPS能夠供給計(jì)算機(jī)等設(shè)備的最大供電時(shí)間。

通常，UPS依備用時(shí)間可分為標(biāo)準(zhǔn)型及長效型。標(biāo)準(zhǔn)型UPS備用時(shí)間為5-15分鐘，長效型為1-8小時(shí)。假如您的設(shè)備停電時(shí)，只需要存盤、退出即可，那選用標(biāo)準(zhǔn)型UPS；假如您的設(shè)備停電時(shí)，仍須長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，那須選用長效型UPS。

那么UPS備用時(shí)間的長短是由什么決定的呢？是由UPS的儲(chǔ)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(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，電池容量的大小由"安時(shí)數(shù)（AH）"這個(gè)指標(biāo)反映，其含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大；相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時(shí)數(shù)共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/38、12V/65AH、12V/100AH。

后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時(shí)間是固定的。如果是個(gè)人用戶單機(jī)使用，這種小型后備式UPS就值得選購。在線式與在線互動(dòng)式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，也有外配大容量電池組的長效機(jī)型，用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的備用時(shí)間而確定配備多大容量的電池。對(duì)于公司，企事業(yè)單位等電腦等設(shè)備比較多的情況，就有必要選擇提供大容量電池組的UPS，以提供更長的備用時(shí)間。

功率因數(shù)、峰值因數(shù)和浪涌系數(shù)

功率因數(shù)：功率是描述能量傳輸?shù)膮��?shù)，直流系統(tǒng)中，功率就是電壓與電流的乘積。交流系統(tǒng)中，功率就不是這樣一個(gè)簡簡單單的乘積，系統(tǒng)中一部分電流并沒有提供給負(fù)載，我們稱之為諧波電流。由此產(chǎn)生視在功率（VA），大于有功功率。視在功率與有功功率之間存在的系數(shù)就是功率因數(shù)�？紤]到這一點(diǎn)，我們用伏安（VA）來表述視在功率，而用瓦特（W）來表述有功功率。

線形負(fù)載的視在功率與有功功率無甚差別，但是對(duì)于很多負(fù)載來說兩者之間的差別很大。計(jì)算機(jī)設(shè)備的功率因數(shù)一般為0.65,這就意味著視在功率比有功功率大將近50%。IT類設(shè)備，例如服務(wù)器，路由器，HUB，存儲(chǔ)設(shè)備等，電源部分由于采用了功率因數(shù)矯正設(shè)計(jì)，對(duì)于電網(wǎng)來說，它們近似于線形負(fù)載。相對(duì)于日光燈、電機(jī)等負(fù)載來說，這種負(fù)載較為清潔，產(chǎn)生較少的諧波電流。

電池運(yùn)行時(shí)間和UPS的有功功率有關(guān)系，但是，很多廠家在注明電池在滿載下的運(yùn)行時(shí)間時(shí)都標(biāo)明伏安，而不是瓦特。例如，一臺(tái)10K的UPS滿載下可以運(yùn)行20分鐘，在負(fù)載功率因數(shù)為0.65的前提下，負(fù)載量滿載時(shí)只有6500W，而此UPS有功功率為9000W，這就意味著實(shí)際負(fù)載量為6500/9000，即72%。而20分鐘的運(yùn)行時(shí)間在實(shí)際以瓦特為單位的滿負(fù)載下就不足20分鐘。為了避免造成這種誤解，機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間參數(shù)應(yīng)該以瓦特而不是伏安為基礎(chǔ)。

峰值因數(shù)：是指電流峰值與平均值的比率，大部分電氣設(shè)備的峰值因數(shù)為1.4,PC機(jī)峰值因數(shù)為2至3。若負(fù)載的峰值因數(shù)大于1.4,前端供電設(shè)備必須提供負(fù)載所需要的峰值電流，否則供電設(shè)備的輸出電壓波形會(huì)產(chǎn)生失真。負(fù)載峰值因數(shù)因前端供電設(shè)備的不同而有差異，甚至當(dāng)負(fù)載從一個(gè)輸入插口移到另一個(gè)插口時(shí)，峰值因數(shù)也會(huì)有所變化。目前大家普遍認(rèn)為峰

值因數(shù)是計(jì)算機(jī)負(fù)載所固有的，而實(shí)際上，它是負(fù)載與電源相互作用的結(jié)果。負(fù)載的峰值因數(shù)數(shù)值取決于電網(wǎng)的電壓波形，在電源設(shè)備輸出電壓波形為純正弦波的前提下，沒有輸入功率因數(shù)矯正設(shè)計(jì)的負(fù)載的峰值因數(shù)一般為2到3，在電源設(shè)備輸出電壓波形為階梯波的前提下，此種負(fù)載設(shè)備的峰值因數(shù)一般為1.4至1.9。SU機(jī)型在帶滿載時(shí)峰值因數(shù)為3，帶半載時(shí)峰值因數(shù)為4，1/4負(fù)載時(shí)峰值因數(shù)為8，BK類產(chǎn)品滿載時(shí)峰值因數(shù)為1.6,半載時(shí)為2。

浪涌系數(shù)：此參數(shù)經(jīng)常會(huì)和

UPS系統(tǒng)中所采用的浪涌抑制相混淆。浪涌系數(shù)與UPS的瞬間過載能力有關(guān)，是用來表述UPS應(yīng)對(duì)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的瞬間啟動(dòng)電流的數(shù)值。電機(jī)、壓縮機(jī)等負(fù)載浪涌系數(shù)較大。對(duì)于計(jì)算機(jī)類負(fù)載來說，浪涌系數(shù)是機(jī)器正常工作時(shí)消耗能量的

1.15倍，對(duì)于磁盤陣列等負(fù)載來說，此數(shù)值為正常工作時(shí)所消耗能量的1.5倍。

UPS電源按其工作原理可分為后備式、在線式以及在線互動(dòng)式三種。

(1) 后備式UPS：平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的交流電輸出，因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。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)量要求不高的場合，比較適合家庭使用。然而這種UPS存在一個(gè)切換時(shí)間問題，因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場所。不過實(shí)際上這個(gè)切換時(shí)間很短，一般介于2至10毫秒，而計(jì)算機(jī)本身的交換式電源供應(yīng)器在斷電時(shí)應(yīng)可維持10毫秒左右，所以個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)切換時(shí)間而出現(xiàn)問題。后備式UPS一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，主要是讓您有時(shí)間備份數(shù)據(jù)，并盡快結(jié)束手頭工作，其價(jià)格也較低。對(duì)不是太關(guān)鍵的電腦應(yīng)用，比如個(gè)人家庭用戶，就可配小功率的后備式UPS。

（2）在線式UPS：這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟�，再通過高質(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給計(jì)算機(jī)。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾；在停電時(shí)則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時(shí)間問題，適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場合。在線式UPS不同于后備式的一大優(yōu)點(diǎn)是供電持續(xù)長，一般為幾個(gè)小時(shí)，也有大到十幾個(gè)小時(shí)的，它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，顯然，由于其功能的特殊，價(jià)格也明顯要貴一大截。這種在線式UPS比較適用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因?yàn)檫@些領(lǐng)域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

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(3) 這是一種智能化的UPS，所謂在線互動(dòng)式UPS，是指在輸入市電正常時(shí)，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），給電池組充電；在市電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動(dòng)式UPS也有轉(zhuǎn)換時(shí)間。同后備式UPS相比，在線互動(dòng)式UPS的保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進(jìn)行UPS的遠(yuǎn)程控制和智能化管理�？勺詣�(dòng)偵測(cè)外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi)，如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供比較穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。而且它與計(jì)算機(jī)之間可以通過數(shù)據(jù)接口（如RS-232串口）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過監(jiān)控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UPS狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想，不適合做常延時(shí)的UPS電源。

表一：

表二：

UPS從結(jié)構(gòu)上一般分為直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)兩大類。

(1)

(2) 交流UPS

從備用時(shí)間分，UPS分為標(biāo)準(zhǔn)型和長效型兩種。

一般來說，標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)內(nèi)帶有電池組，在停電后可以維持較短時(shí)間的供電（一般不超過25分鐘）；長效型機(jī)內(nèi)不帶電池，但增加了充電器，用戶可以根據(jù)自身需要配接多組電池以延長供電時(shí)間，廠商在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)加大充電器容量或加裝并聯(lián)的充電器。

此外,UPS的分類還有其他一些簡單的分類，比如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)型UPS和靜止型UPS；從應(yīng)用領(lǐng)域分為商業(yè)用UPS和工業(yè)用UPS；從輸出電壓的相數(shù)分為單相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）。

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