UPS的分類及選擇

內蒙古新聞出版廣電局610臺 劉大慶

UPS的分類及選擇

內蒙古新聞出版廣電局610臺 劉大慶

UPS即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分,恒壓、恒頻輸出的電源保護設備。UPS可以處理現(xiàn)階段存在的電力斷電,以及高低電壓、突波雜音等問題,從而達到使計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設備運行時更安全可靠的目的。在信息時代發(fā)展的今天,UPS已經(jīng)在計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等各行業(yè)領域之中得到了廣泛的應用,并且正在逐步走入家庭。

UPS;逆變器;恒壓;恒頻

1 引言

作為一種非常重要的計算機外部設備(外設),UPS在保護電網(wǎng)的電壓和計算機的數(shù)據(jù)以及維護穩(wěn)定頻率等方面是及其重要的。在未來很長的一段時間內,我國各地市的市電網(wǎng)絡將會出現(xiàn)供電不足,國家各個領域的快速發(fā)展對供電質量的需求也隨之越來越高。

2 UPS的分類及基本工作原理

UPS從最早的旋能發(fā)電機,發(fā)展成為了現(xiàn)在的具有很高智能化程度的靜止式全電子化電路,并且它現(xiàn)在還在不斷的繼續(xù)發(fā)展過程中?，F(xiàn)在所說的UPS一般就是專指靜止式UPS。按照UPS工作方式的不同,大致可以將其分為三類。分別是可分為后備式UPS、在線互動式UPS以及線式UPS。

(1)后備式UPS,它在設計理念中采用了抗干擾分級調壓穩(wěn)壓的技術,它的電路設計簡單、成本價格低廉、性能可靠能力高等優(yōu)點,但輸出電壓的穩(wěn)定精度不是特別理想,會出現(xiàn)供電中斷的現(xiàn)象。后備式UPS在設計中所采用的抗干擾分級調壓穩(wěn)壓技術,其不論是在市電正常供應,還是在出現(xiàn)電壓變化的時候,都可以有效的起到向負載端提供高頻干擾的穩(wěn)壓電源的功能。

(2)在線互動式UPS則是在在市電輸入異常時,其裝置中的逆變器將會立刻投入到逆變工作當中,逆變工作的主要方式就是將裝置中電池組的電壓進行轉換,使其成為交流電并進行輸出,當輸入市電正常的時候,直接由市電偏高或偏低時,通過UPS內部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出。在線互動式UPS的穩(wěn)頻特性不是很理想。

(3)在線式UPS,當出現(xiàn)市電電網(wǎng)供電發(fā)生了故障的時候,在線式UPS在輸出時,將不在需要開關轉換的時間。并且在線式UPS的負載電能供應非常平滑穩(wěn)定。在金融和證券、電信等部門得到了廣泛應用。在線式UPS的特點是有足夠寬范圍的輸入電壓,無需切換時間,并且具有穩(wěn)定的輸出電壓,而且具有極高的精確度,它的輸出由變流器來完全供應,該特點使他對于電源要求比較高的場合很非常適用,唯一的缺點是其成本比較高。

理想的UPS往往具備以下特性:(1)有很高的輸入功率因數(shù)。 (2)系統(tǒng)電磁干擾要求不能太高,維護費用和低成本。(3)輸出電壓的穩(wěn)定度能夠達到比較高的狀態(tài),這其中就包括頻率的穩(wěn)定和幅值的穩(wěn)定。(4)系統(tǒng)的動態(tài)響應速度非?？?能夠達到理想的程度。(5)要求系統(tǒng)需要同時具備有極強的抗過載能力和抗負載沖擊的能力。(6)系統(tǒng)輸出電壓的諧波畸變率要求能夠達到非常低的程度,這其中,系統(tǒng)在非線性負載時,總諧波畸的畸變率又是重中之重。

UPS是現(xiàn)在比較流行的一種純凈化的電源,具有穩(wěn)定電壓和頻率作用,各種供電系統(tǒng)的重要核心組成都有了UPS的一席之地,并且它的發(fā)展受到了業(yè)界人士的廣泛認可。在我國國內,現(xiàn)階段的供電質量處于比較差的地步,這使得UPS必然的成為了一種不可忽視的應用。比如說,在金融與鐵路航天系統(tǒng)中,在石油化工與煤礦開采的行業(yè),在情報中心和醫(yī)療衛(wèi)生及學校等事業(yè)單位中,以及在政府機關和商業(yè)大廈中,都可以看到UPS的廣泛應用。

UPS的智能化發(fā)展,需要采用微機控制系統(tǒng);UPS的容量和可靠性的提高,則需要采用冗余并機技術,從而使得大容量UPS的單相冗余化能夠得到實現(xiàn);UPS綠色化的實現(xiàn),亦即諧波的減少,就需要功率因數(shù)校正裝置的投入使用;采用全數(shù)字控制手段控制UPS,使UPS能滿足各種負載的要求,即向數(shù)字化發(fā)展。

3 UPS的發(fā)展動向

較早的UPS采用的模擬控制方法還有一些局限性,例如: (1)控制方法一旦變動,就不得不修改硬件控制板。(2)它具有一定數(shù)量的元器件,同時具有比較復雜的電路板結構。所以,由于器件所具有的特性差異,導致了各電源的特性也將有一定的不同,使得UPS電源的一致性不是特別理想。(3)電路板硬件在制作過程中,因為制作工藝等原因會有一些局限。而這些局限就使得很多的先進控制方法用的電路模擬難以按照所想的設計得到實現(xiàn)。在這個過程中出現(xiàn)了各種困難。

處理器在數(shù)字化發(fā)展的過程中,計算機的計算速度也得到了顯著的改善。不斷發(fā)展的數(shù)字處理器和不斷提高的計算能力,也使得設計好的多種不同的先進控制方法,都大規(guī)模的得到了實現(xiàn)。讓UPS具有了靈活的設計,并且縮短了設計周期。

大功率化和高可靠性是當今UPS電源的發(fā)展的一大趨勢。并且功率達到幾千伏安的大型UPS已經(jīng)能夠在生產(chǎn)線上生產(chǎn)出來,使得大功率市場的要求得到滿足。但是,根據(jù)設計可知,整個UPS電源系統(tǒng)的可靠性,是由單臺電源所完全決定的,這也使得可靠性不能得到根本的提高。所以,冗余式并機方式的采用,成為了提高UPS可靠性的必要選擇。

UPS的并聯(lián)技術具有以下幾個方面的好處:(1)系統(tǒng)可維修性極高。當單臺電源發(fā)生故障的時候,可以通過熱插拔的方式,對單臺電源進行更換和維修,這種簡易方便的維修方式大大提高了系統(tǒng)的可維修性。(2)能夠組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)從而提高整個系統(tǒng)運行的可靠性。(3)能夠靈活地擴大電源系統(tǒng)的容量。

4 UPS的選擇

選擇合適正確的適用的UPS,需要根據(jù)自己的需求來確定選擇的標準,而非單純考慮檔次及價格因素。不同的用電設備對電源質量有不同要求,UPS電源的重量和體積大小也是需要考慮的因素,需要納入選擇標準當中。因此,正確的選擇UPS,需要考慮三個方面,分別是技術性能、服務保證以及產(chǎn)品價格。

(1)首先需要確認需要哪一種類型的UPS。

UPS作為一種必要的電源保護型設備,根據(jù)對UPS不同的需求,不同的用戶會對UPS的類型具有不一樣的需要。各方面功能都趨于完善的在線式UPS,可以起到抵抗來自市電電網(wǎng)上的各種不同損傷的作用,最常見的就是雜音和浪涌高壓干擾等,使得輸出的電源的純凈的得到了顯著的提高,并且可以時刻起到保護電源負載的作用。

對于網(wǎng)絡用戶,選擇范圍不僅僅局限于在線式UPS。線上互動式UPS也應該納入他們的考慮范圍。線上互動式UPS的特的設計使它可以通過相關的軟件來實時對網(wǎng)絡電源的管理環(huán)境進行監(jiān)測,對于網(wǎng)絡用戶是一種不錯的選擇。

相對于網(wǎng)絡用戶,家庭以及個人用戶,則需要根據(jù)自己的需要選擇適合自己的UPS機型。前面提到后備式UPS的優(yōu)點,價格低廉,外觀中規(guī)中矩,具有很小的切換時間而不會影響到PC機器的常規(guī)使用,這些特點使得后備式UPS機型對于家庭及個人用戶而言,是一種值得考慮的選擇。

(2)確定你所需要的UPS功凈(VA)值。

首先找到需要得到保護的設備,比如說顯示器以及主機等的電壓和電流。把電壓和電流的數(shù)值相乘即可獲得(VA)值。

(3)確定負載所需的備用時間。

如果當斷電情況發(fā)生的時候,負載設備只需進行存盤、關機這兩項操作,可以選擇考慮標準型UPS。當斷電情況發(fā)生時負載設備依然需要長時間的運轉,就可以選擇考慮長效型UPS。

(4)UPS的品牌也是需要納入購買考慮范圍。究其原因,是好品牌的UPS產(chǎn)品質量能夠得到有效保證,有周到及時的售后服務。對于單臺UPS來說,正常壽命至少可以達到兩年,有的好品牌則可以提供三年或以上的保修服務,這也是一種非常理想的選擇。好品牌的UPS生產(chǎn)廠家往往比較重視產(chǎn)品聲譽,可以對用戶做出有效承諾。

(5)選擇UPS時,對供電質量要求高的一些設備,建議選擇在線式UPS。而對于質量不是很高的設備,則建議選擇在線互動式UPS。

5 結論

UPS作為計算機的重要外設,在社會生產(chǎn)發(fā)展的過程中扮演著重要的角色,國家各行業(yè)、各領域的快速發(fā)展對供電質量的要求也隨之不斷提升,尤其是實時性很強的重要系統(tǒng)。本文根據(jù)工作當時的不同,對UPS進行了分類,介紹了當下UPS的發(fā)展動向,并根據(jù)不同種類UPS的特點及技術性能、服務保證和產(chǎn)品價格等方面分析了如何正確選擇選擇UPS。

[1]溫順理。UPS的發(fā)展趨勢-模塊化[J]。Ups應用,2015):33-36.

[2]李慧敏,魏煥然。UPS電源分類及發(fā)展趨勢[J]。黑龍江科技信息,2015:116-117.

劉大慶(1967-),山西大同人,大學本科,內蒙古新聞出版廣電局610臺高級工程師,研究方向:中波廣播發(fā)射。