UPS面面观

李普华
1994-10-21

        一、UPS简史
        六十年代以前，不间断供电系统曾采用旋转型。平时，由市电驱动电动机，电 机在带动发电机向负载供电的同时，带动惯性很大的飞轮旋转，一旦市电停电，控制电路立即启动柴油发电机发电，而在柴油发电机转速达到额定值之前，利用飞轮的旋转使发电机继续供电，直到柴油发电机完全代替市电。这种旋转型不间断供电系统稳定可靠，技术简单，维护容易，但同时存在着设备庞大笨重，操作控制不灵活，效率低，噪声大等缺点。
        六十年代以后，随着半导体技术的发展，大功率的电能变换成为可能，于是，旋转型不间断电源被静止型不间断电源所取代，早期取代旋转型的静止型不间断电源普遍采用可控硅技术，这使得UPS技术实现了第一次飞跃。但是，由于可控硅元件不具备自关断能力，缺乏抗干扰能力，严重影响着UPS的稳定性。
        七、八年前，性能更加优异的晶体管又取代了可控硅，引发了UPS性能指标的新飞跃。
        
        二、UPS现状
        当前，国际市场上各UPS厂家竞争激烈，新工艺新技术层出不穷，其中较有代表性的新技术是采用绝缘栅双极型晶体管，简称IGBT，这是一种混合型功率器件，具有与电力晶体管相同的功率处理能力和与MOSFET功率管类似的开关特性。它的电流可达1000安培，电压可达1200伏，频率可达50KHZ，将它应用于UPS的核心部件逆变器，可使逆变回路的可靠性成倍地增强。同时，IGBT具有通态电流密度高、正反向阻断力强、开关速度快、输出波形好等一系列优点，不但输出特性完全可以控制，而且控制过程的功率消耗非常低，这样，使用IGBT的UPS能够简化控制回路、降低噪音、获得更大的功率输出，并能在高温环境下正常工作，从而使UPS的整体性能显著提高。
        市场上常见的UPS按其工作方式分，有后备式和在线式两大类，前者多为方波输出，后者为正弦波输出。
        后备式方波输出UPS有以下特点：
        (1)由于采用了抗干扰式分级调压稳压等先进技术，当外界市电电压在170V-250V之间变化时，仍能向微机等负载提供稳定的电压，电压稳定度可达±5%。
        (2)不管处于何种供电状态，工作频率稳定，噪音比较小。
        (3)在从市电转换到逆变器供电时，不可避免地要出现数毫秒的供电间断。
        (4)逆变器输出方波脉冲的宽度和峰值与负载电流相关联，负载越重，方波脉冲宽度越宽，峰值越小，因而在从市电供电到逆变器供电转换时，负载将受到瞬间的电压冲击。
        (5)不适用于打印机、日光灯等感性负载。
        (6)成本较低，价格较低。
        在线式正弦波输出UPS有以下特点：
        (1)当市电供电中断时，因其内部没有任何转换动作，能够保证百分之百的不间断供电，即市电供电到电源内部电池供电的转换时间为零。
        (2)因其在工作时始终由逆变器提供输出，能够实现对电网各种干扰的消除，输出波形的失真度很小，从而为负载提供稳压、稳频的优质动力。
        (3)具有优异的输出电压瞬变特性，在满载和空载的转换中，输出电压变化非常小。
        (4)噪音小。
        (5)由于电路设计先进，故障率很低。
        (6)成本较高，价格较高。
        在选用UPS时，要根据负载的具体情况和使用者的经济实力综合考虑，具体地讲，要重点考虑以下诸因素：
        (1)注意产品的各项参数，如输出功率、输入电压范围、输出波形、电池品牌、备用时间、转换时间、噪音，以及体积、重量等，特别需要注意的是，各种UPS不宜于满载工作，在与负载配接时，应保留20%以上的功率余量，一般情况下，最好将负载控制在UPS额定输出范围的30%-60%以内。
        (2)注意UPS输出电压的瞬时特性和负载特性。如果前者差，在突然加载或减载时，UPS的输出电压波动大，如果后者差，负载稍重，UPS的技术参数便难以保障。
        (3)注意蓄电池的容量和质量，因为在UPS的生产成本中，蓄电池所占的比重很大，而蓄电池的容量、质量直接关系到UPS的性能，电池性能优良，才能保证在市电中断时，UPS真正发挥出“不间断”的功能。
 
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