为电脑保驾护航——小型办公及家用UPS的选购

沈舟
2000年 第25期 

　　以前，UPS大量应用于金融、邮电等关键领域，中小型企业和个人用户很少配备UPS。而现在情况却大不一样了，越来越多的用户开始认识到UPS电源不仅仅能够作市电中断后的后备电源，而且能够为设备提供市电供电不稳定、雷击、浪涌等多种电源损害保护；同时UPS的价格也不断在下降，UPS厂商相继推出了一系列颇具新意的、价格低廉的适合小型企业以及家庭用户使用的UPS产品。
#1    UPS的作用与分类
　　在UPS的发展之初，它仅被视为一种备用电源，但由于一般市电电网都存在质量问题（如电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或欠压甚至电源中断等），常导致计算机等电子系统经常受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被损坏等严重后果。因此，UPS日益受到重视，并逐渐发展成为一种具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的电力保护系统。
　　UPS的保护作用首先表现在对市电电源进行稳压，此时UPS就是一台交流市电稳压器，同时，市电对UPS电源中的蓄电池进行充电。UPS的输入电压范围比较宽，一般情况下从170V到250V的交流电均可输入，而由它输出的电源的质量是相当高的，后备式UPS输出电压稳定在±5％～8％，输出频率稳定在±1Hz；在线式UPS输出电压稳定在±3％以内，输出频率稳定在±0.5Hz。当市电突然停电时，UPS立即通过逆变转换器向计算机供电，使计算机得以维持正常的工作并保护计算机的软硬件不受到损害，所以把UPS称为计算机的保护神并不过分。
　　目前人们所指的UPS均指的是静态变换式，它可分为后备式或离线式（Off Line）、在线式（On Line）、在线互动式（Line Interactive）三大类UPS电源。
#1　　1．后备式UPS
　　在正常情况下，后备式UPS的逆变器处于非工作状态，电网通过稳压和滤波环节直接供给计算机等负载，此时，电池处于充电状态。当电网电压超出UPS的输入范围，即当市电异常时，后备式UPS通过转换开关切换到电池状态，后备电池开始工作，此时电池通过逆变器转换成交流正弦波或方波供给计算机等负载。
　　后备式UPS电源的切换时间一般为4毫秒～10毫秒，对一般的计算机设备不会造成影响。后备式UPS采用的是抗干扰分级调压稳压技术，当市电电压正常时，逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，电能转换效率很高。由于后备式UPS工作时大都输出准方波，供电质量相对较差，只适用于要求不高的场合，并且功率一般都较小，多在2000瓦以下。但后备式UPS产品价格低廉、运行费用低，电池寿命也较长，一般为3年～5年，适合于小型办公企业和家庭用户使用。
#1　　2．在线式UPS
　　当市电正常时，在线式UPS输入交流电压，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载，起到无级稳压的作用；而当市电中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载，因此无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。在线式UPS的这种特点，使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法，改装成长时间不间断供电系统，简称为“长效UPS”。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳定，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。但其价格比后备式UPS要高得多，不太适合小型办公或家庭使用。
#1　　3．在线互动式（Line Interactive）UPS
　　在线互动式UPS是介于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备，它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。市电经过电网电压调节器（交流稳压器）送到变压器B的端口“1”，将电压稳定度调整到5％，变压器端口“2”接逆变器——双向变换器，这一部分再进一步将稳压度调整到2％，然后输出到负载端口“3”。端口“1”和端口“2”是同时工作的，而变压器B是具有抗干扰性能的超隔离变压器。这种UPS省去了输入变压器和单独的充电环节，因此降低了造价。在线互动式UPS的逆变器始终处于工作状态，与后备式UPS相比，转换时间非常短，其交流输出电压稳定性较好，但稳频特性不理想。充电器由双向变换器组成，充电效果不是非常令人满意，故不适合作长延时的UPS。在线互动式UPS价格远远低于在线式UPS，只比后备式UPS价格稍高，因此也是一种适合小型办公或家庭使用的UPS。
#1    选购UPS的具体参考指标
　　从目前的使用情况来看，UPS并不像微机那样普及，不少用户因缺乏UPS的必要知识，致使在购买UPS时感到无从下手，或者出现购买的UPS不能满足负载要求而经常出现故障的情况，影响了工作，浪费了资金。下面就谈一谈选购UPS主要应当考虑的几个重要因素：
#1　　1．选择合适的UPS容量
　　UPS容量的确定取决于负载功率的大小。负载功率可用估算法进行简单计算，先列出所有须保护的设备，别忘了显示器、外挂硬盘以及打印机等其他设备。把各个单项负载的功率加起来得到的和，再乘以一个保险系数K（K一般取1.3）作为总的功率负载，即可确定出所需UPS的容量了。各项负载的功率可以通过将每一负载标明的电压及电流值（这些数据可在设备后背的铭牌上找到）相乘，即可获得其功率值。有些设备用瓦特（W）表明电能需要，将瓦数乘以1．4即可获得大致的功率（伏安数）。
　　为了延长UPS的使用寿命，UPS不宜长期处于满负荷状态下运行，同时为了延长蓄电池的使用寿命，UPS也不宜长期处于过度轻负荷状态下运行。因此选购UPS时，一般选取负载量的140％～150％作为UPS的容量。一般小型办公以及家庭使用UPS容量在500伏安－1500伏安之间。
#1　　2．UPS的相数
　　目前，UPS的相数类型大致有三相输入/三相输出、三相输入/单相输出和单相输入/单相输出等三种。用户应根据负载的具体情况及使用要求进行选择，一般情况下，大功率的UPS（100千伏安以上）都是三相输入/三相输出；中、小功率的UPS（2千伏安以下）均为单相输入/单相输出。三相输出电源设备结构复杂，维护保养困难，且价格较贵，因此在满足负载要求的情况下（通常情况下负载均为单相），宜优先选择单相电源输出的UPS；对输入来说，有些负载的工作电流较大，且要求电流波动小，这时可选择三相电源输入的UPS，以使系统工作状态更加平稳可靠。中、小功率的UPS应用特别广泛，故对其相数的选择应尤其慎重。对于家用及小型办公室来讲，选择微功率单相输入/输出的UPS完全可以满足日常工作需要。
#1　　3．UPS的工作方式
　　对一般计算机而言，选择后备式或在线互动式UPS即可满足要求。虽然这种UPS在电源切换过程中存在相对较长的切换时间，对计算机有瞬间的电流冲击，但目前计算机的电源一般均能承受，并且两者电源质量稳定，价格便宜。适合对电力环境要求不高且经济条件有限的家庭及小型办公用户。
#1　　4．UPS的保护时间
　　UPS的保护时间即UPS的蓄电池能够持续供电的时间。这要根据用户所在地的市电供电情况来综合考虑，如果市电能够保证正常供电，只是偶尔有瞬时停电的情况，选择普通的后备式UPS即可满足需要；如果市电停电的时间稍长，所选的UPS的最短持续供电时间应足以保证用户能够做好停机前的所有工作。
#1　　5．UPS的过载能力
　　选购UPS时要特别重视UPS的过载能力，过载能力强的UPS遇到输出端一般性的过载或启动浪涌电流冲击时，它依靠逆变器本身的过载能力来承担短时过载电流，这样就减少了市电和电池供电的切换，这样就大大提高了UPS的可靠性，降低了故障率。
#1　　6．软件管理与监控软件
　　大量UPS采用微处理器进行控制，电源的管理功能得到加强，智能性大大提高，电源变得更“聪明”。管理软件通过RS－232口与计算机通讯，监测UPS电源的参数，使电源自身的控制和保护功能更加完备，UPS电源变得更加安全可靠。此外，完善而稳定的监控软件将大大提高UPS的应用水平，同时也将进一步提高UPS的整机可靠性。当UPS电池后备电力耗尽时，监控软件会安全地自动保存和关闭运行的程序，并且自动关闭操作系统，这就更安全地保护了数据资料。
#1    介绍几款主流产品
　　下面介绍几款性价比较高的，适合家庭及小型办公使用的知名企业生产的UPS产品。
#1　　1．APC公司ack－UPS 500系列
　　APC公司以生产高可靠性、模块化在线互动式产品而著称，产品具有很强的网络管理功能。在小功率UPS方面，以Back－UPS 500系列产品为代表。
　　APC BK500AVR是一款在线互动式产品，它采用了金属外壳，长条形结构，前面板采用了半径较小的圆弧形设计，颇具特色。机器具有开机自检功能，在自检过程中使用后备电池供电，对于接地不良等布线问题以及内部故障问题发出警告，可有效地保护UPS机器本身，采用了具有恢复按钮的过载保护断路器，可方便恢复到正常工作状态。
　　APC BK500是一款后备式产品，它的外形与APC BK500AVR几乎完全相同，只是操控面板更加简洁，在整个操控面板上只有一个带显示灯的开关，操作非常方便。
#1　　2．山特公司TG1000与MT－500
　　TG1000系列是专为PC机用户设计的UPS产品，采用Motorola CPU集成控制，在技术上移植了山特在线式UPS的高频技术，使得整机的体积和重量大幅度下降。它内置松下高品质长寿命电池，并首先在制造工艺上采用SMD表面粘贴技术，充分节省使用空间，减少干扰，提高了整机的稳定性和可靠性。
　　山特MT－500是一款后备式产品，它采用了塑料外壳，表面工艺比较精细，机身方正小巧美观。MT－500设置了多达5个交流输出插座，其中2个只经过稳压和浪涌保护，但没有经过电池后备，用以保护打印机和扫描仪等无需电池后备的设备，它的每一个交流输出插座都设计了美标和国标2种方式，可以适应多种规格的电源插头。在前面板的后面设置了专门的电池更换装置，可方便地更换电源。
#1　　3．实达“小太阳500”
　　实达针对家用UPS市场推出了小功率在线互动式525VA UPS。考虑到用户要接一台电脑和一台喷墨打印机，“小太阳500”UPS的输出功率一改传统的500VA为525VA，并在提高负载能力方面做了专门的设计，更符合目前用户的需求。除具备宽电压输入和优秀的输出稳压功能外，还随机附送智能监控软件，提供更周全的电源保护。
#1　　4．科士达GP600系列
　　GP600系列UPS体积小、重量轻、效率高，市电状态下几乎无噪音。GP600电池充电线路采用先进的浮充技术，延长电池寿命，提高电池利用率。GP600系列监视面板由一个醒目易读的LCD，几个控制及调整参数用的按钮等部分组成，操作简便直观。