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1、在线式UPS与后备式UPS区别1、 从工作原理上分UPS可分为后备式(OFFLINE)和在线式(ONLINE)两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。从原理上看，在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于，后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压，逆变器不工作，处于等待状态，当市电异常时，后备式UPS会迅速切换到逆变状态，将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电，因此后备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间，一般小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作 状态，因此在市电异常转电池放电时没有中断时间，即0中断。 2、在线互动式UPS除了以上两种类型外，还有一种称为在线互动式(L

2、ine-Interactive)，如的Inter系列。所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，如Inter系列UPS随机带有监控软件，可以方便的上网进行UPS的远程控制和智能化管理。后备式UPS 也称非在线式UPS 后备式UPS：平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因

3、此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几十分钟，主要是让您有时间备份数据，并尽快结束手头工作，其价格也较低。对不是太关键的电脑应用，比如个人家庭用户，就可配小功率的后备式UPS。 内部示意图后备式

4、UPS有高频UPS 及工频UPS，电脑用UPS一般用高频UPS为宜，但一般不接感性负载，如打印机、复印机，如果需要带感性负载那么最好采用工频ups，工频UPS还具有防雷击功能在线式UPS 这种UPS不间断电源一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到

5、十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。 大功率的UPS都是在线式或者是在线互动式的，只有1000VA以下的是后备的，高频机UPS与工频机UPS的区别技术总是在发展的，新技术代替旧技术是历史的发展规律。然而，新旧之间的替代与转换一般并不是那么顺利，人类社会是这样，自然、科技领域也是如此。现在的电子技术已进入数字化时代，这是不可逆转的技术发展规律，各行各业迟早都要集中到这一条路上来，但就某一个时期来说发展

6、是不平衡的，这中间有很多因素的影响，比如各自的技术发展水平不同，人员对新技术的认识和接受能力不同等等。具体到UPS领域又何尝不是如此。一、工频机UPS和高频UPS的一般概念静止变换式工频机结构UPS技术出现在上个世纪70年代，毫无疑问在当时属尖端技术，几十年间也为电子电器技术领域作出了不朽的贡献，有口皆碑。一般说任何技术的先进性是相对而言，任何先进的产品也有其一定的适用期。随着IT技术的出现与发展，工频机UPS组件暴露出它的缺点，比如体积大、重量大、功耗大和输入功率因数低等不利因素大大影响了数据中心的可靠性。在历史发展中总是遵循这样一个规律：每当一种技术阻碍生产力发展时，就会有一种新的技术产生

7、出来代替。毫不例外，高频机UPS技术问世了。为了区别以前的UPS，就起了一个高频机UPS的名字。原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老的电路结构就称作工频机UPS；而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有的输出变压器的电路就称为高频机UPS。二、高频UPS比工频机UPS有哪些优点1、输入功率因数高工频机UPS一般在200kVA以下的输入电路都采用了可控硅6脉冲整流，输入功率因数不超过0.8，谐波电流有30%之大。如果前面接发电机，发电机的容量至少要3倍于UPS功率；如果是单相小功率UPS，发电机的容量至少要5倍于UPS功率。但是，任何容量的高频机UPS的输入功率因数都可做到

8、0.99或甚至以上，谐波电流小于5%，前置发电机的容量理论上和UPS功率相同，大大缩减了投资和占地面积等。尤其是对市电的充分利用具有良好的经济意义和社会意义。2、本身功耗小在同样指标下，比如要求输入功率因数为0.95以上时，工频机UPS就必须外加谐波滤波器或改为12脉冲整流，就是说前面要增加一个设备，再加上输出变压器，就比高频机UPS多了两个环节，如图1所示。由于此二者的影响，使得工频机UPS的效率比高频机UPS低5%。在同样是100kW的容量时工频机UPS每年要比高频机UPS多消耗5万度电！这在中央号召节能减排的今天，能源的节约具有深远意义。图1高输入功率因数下的工频机UPS和高频机UPS结

9、构方框3、对外干扰小UPS的干扰一般有两种，一种是听得到的机械噪声，一种是听不到的电噪声，这两种噪声工频机UPS都有，形成了对设备和对人的伤害。电噪声影响机器的稳定度，机械噪声影响人的身心健康，降低工作效率。而高频机UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵听不到的频率，使工作环境安静下来。又由于一般的高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上，几乎是线性，所以对外干扰几乎为零。4、体积小、重量轻工频机UPS由于有了输出变压器和适应50Hz的电感电容等低频器件使得体积重量都很大。比如某品牌200kVA工频机UPS重1380kg，而同是这一厂家的250kVA高频机 UPS 重量只有83

10、0kg。5、全数字技术工频机UPS开始是模拟技术，现在一般发展为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。而高频机UPS技术是一种全数字化技术，不言而喻，可靠性是很高的。6、对电网的适应能力强工频机UPS对于适应输入电压15%的变化已很不易；而高频机UPS甚至适应输入电压30%以上的变化，这又大大延长了UPS的电池寿命。 7、能将并机环流衰减到几乎为零工频机UPS的并联就是变压器的直接并联，而变压器的直接并联最容易产生环流，而且这个环流的路径畅通无阻，如图2（a）所示；高频机UPS由于没有输出变压器，它们的并联如图2（b）所示，可以看出这里的环流路径上处处是障碍，小于2V的电压差

11、根本形不成环流，而工频机UPS在此情况下就会形成很大的环流。图2两种UPS并联方框图总之，高频机UPS在性能上不但能完全替代工频机UPS，而且还具有很多后者没有的特点。工频机UPS的生产厂商和推销者为了延长产品的销售寿命，在其他性能指标上无法与高频机 UPS抗敌，就把希望寄托在输出变压器上，因为高频机 UPS没有这个变压器，再加之一些用户缺乏技术概念，于是就赋予了变压器很多具有神秘色彩的功能。比如这个变压器可以抗干扰、可以缓冲负载浪涌电流、可以隔直流、可以适应电网电压的冲击和变化，等等。 在这里，不要忽略电源的基本功能，UPS是电压源，电压源的基本功能是输出电压动态性能要好，即无论负载在允许范

12、围内如何变化，电压总是稳定的。根本不允许变压器对负载进行什么“抵抗”或“缓冲”。 图3全桥逆变器UPS输出变压器原理图有的人就表示，这个变压器是为了在逆变器功率管损坏时隔断直流电流到负载的通路而加入的，对此说法不妨做一个探讨，看一看变压器是否有阻隔直流的功能。图3示出了一般变压器的工作情况。首先承认这种变压器是变换交流电的，如图中正弦波。假如不用来变换交流电而是施加直流，如图2中将电池组开关S闭合，由于变压器绕组内阻相当小（近似于短路）就会在电池组和变压器初级绕组之间形成相当大的电流，一直到将电池组或导线或绕组烧断为止。换言之，这种电源变压器不能加直流。下面就来讨论逆变器功率管损坏情况。逆变器

13、功率管的损坏有两种情况：断开或穿通（短路）。图4示出了UPS全桥逆变器一个功率管（比如VT2）开路（断开）的情况。从图中可以看出，在此情况下的电流路径只能是一个方向的，就是说只能输出一个极性的半波，如图中所示。一个极性就意味着含直流成分，直流电流分量在变压器初级绕组中的积累会使绕组达到饱和状态，就类似于绕组短路，形成很大的电流，以致将变压器和电池这个回路烧断时才结束。这个直流电流倒是没有进到负载端，但UPS本身烧了。图4全桥逆变器UPS一个功率管开路情况原理图再看逆变器一支功率管（比如VT2）穿通（短路）的情况。只要VT4一导通就形成对前面直流电压的短路状态，如图5所示。强大的电流可将VT4瞬

14、间炸毁，如果不是炸断就更危险，它可能会将电池组烧毁。某电子公司就因为这原因，一举烧毁了72节100AH电池。在这种情况下也是隔断了直流，同样是把自己给烧毁了。以上两种情况都是用烧毁UPS本身的代价而保护了IT设备，这对IT设备用户是不是就算是一种福音呢？当然不是，因为不论是烧毁UPS还是IT设备都会使系统崩溃而无法继续工作。图5全桥逆变器UPS一个功率管穿通情况原理图如果UPS供电设备在逆变器功率管损坏的情况下不但保护了IT设备，同时也保证了本身的安然无恙，这样的隔直流功能才有实际意义，这才是用户真正需要的。在大功率三相UPS中这个变压器具有隔断三次谐波的能力，但必须是D-Y连接，如图6所示。

15、可惜的是这种连接方法消除的是线电压上的三次谐波，而相电压上的谐波不能消除，图6UPS输出三相变压器的连接如图6右图所示。再说逆变器本身产生的三次谐波几乎为零，根本不用到输出端去消除。而负载大都用相电压220V，并且还破坏相电压波形而产生三次谐波。因此在这里谈什么消除三次谐波好像没有实用价值。工频机UPS输出变压器的基本功能就是变压和产生隔离接地点，其他功能只是想像中的一种美好愿望。三、高频机UPS与工频机UPS的现状 因为高频机UPS对技术与工艺以及生产手段的要求非常严格，一般也不容易防制，20kHz以上的高频机UPS容量都小于100kVA，只有少数制造厂的技术真正过关，并且已显示出强大的生命

16、力。在大功率范围虽然不能做到20kHz，但可以采用高频机结构，比如用IGBT高频整流（相对于50Hz而言），频率一般在15kHz以下，多数厂家已可做到200kVA，但也有佼佼者，比如秀康10年前就可做到8kHz/480kVA，伊顿9395也可做到15kHz/1200kVA，并已成为美国的军方指定产品。这说明高频机结构UPS技术早已成熟。在我国军方和金融等重要部门也纷纷采用，并收到了良好的效果。当然工频机结构UPS在这种情况下的日子会越来越艰难，好在是还有那么一批厂家的高频机结构UPS没有过关，还得主推工频机UPS，作为市场手段多说一些当前用工频机UPS更合适之类的语言，多说一些工频机的好处和多

17、找一些高频机的缺点均属正常现象，这可以理解，也可能是认识问题。但不要认为工频机UPS技术永远不落后。从科学发展观来说，以后一段时间内无疑是高频机UPS的市场。不可否认，高频机UPS同样也有退出历史舞台的一天，当然那是后话。浅谈工频机结构UPS与高频机结构UPS 收藏浅谈工频机结构UPS与高频机结构UPS随着计算机在各行各业的广泛应用，负载对供电质量的要求越来越高，各行业部门都普遍采用了安全可靠的UPS供电系统作为电源保障，在当今节能减排的大趋势下，作为供电系统核心的UPS，其本身是否高效节能、绿色环保得到了用户的广泛关注。UPS技术也随着计算机、电力电子领域的新技术、新理念的不断发展而进步，U

18、PS产品性能上、外观尺寸上、对环境的适应性及可靠性方面，都有了显著的提高。目前，UPS通常分为工频机结构UPS和和高频机结构UPS两种。以下就这两种UPS的定义和区别做一简单介绍。1.工频机结构UPS与高频机结构UPS的定义工频机结构UPS和高频机结构UPS是按其设计电路工作频率来区分的。工频机结构UPS是以传统的模拟电路原理设计，由可控硅SCR整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频UPS。而高频机结构UPS通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。IGBT可以通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断，IG

19、BT整流器开关频率通常在几k到几十kHz,甚至高达上百kHz，远远高于工频机,因此称为高频UPS。2.工频机结构UPS与高频机结构UPS的区别(1)电路结构的区别在工频机结构UPS电路中，主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。由于SCR属于半控器件，控制系统只能够控制开通点，一旦SCR导通之后，即使门极驱动撤消，也无法关断，只有等到其电流为零之后才能自然关断，所以其开通和关断均是基于一个工频周期，不存在高频的开通和关断控制。由于SCR整流器属于降压整流，因此直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低，要

20、使输出相电压能够得到恒定的220V电压，就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。相比而言，高频机结构UPS整流属于升压整流，其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高，一般典型值为800V左右，如果电池直接挂接母线，所需要的标配电池节数达到67节，这样给实际应用带来极大的限制。因此一般高频机结构UPS会单独配置一个电池变换器，市电正常的时候电池变换器把800V的母线电压降压到电池组电压;市电故障或超限时，电池变换器把电池组电压升压到800V的母线电压。由于高频机母线电压为800V左右，所以逆变器输出相电压可以直接达到220V，逆变器之后就不再需要升压变压器。因此，隔离变压器是工频机与高频机在组成上的

21、主要区别。工频机结构UPS都有输出变压器，在多机并联时就会出现多个变压器的并联。变压器的并联是电力行业尽量避免的情况，因为变压器并联时的环流不可避免，环流的长期存在将导致设备寿命缩短。而高频机结构UPS因没有输出变压器，所以几乎没有环流。有的用户认为变压器可以起到具有抗干扰和缓冲负载突变的作用，其实并非如此。UPS负载的用电要求必须有零线，如果没有工频结构UPS没有输出隔离变压器，将一根火线硬性接零线，就会导致UPS的工作不正常。因此说，输出隔离变压器是工频机结构UPS必不可少的为了变压和隔离零线的目的而接入的一部分，而不具备为用户负载隔离干扰和缓冲负载突变的功能。(2)性能指标的区别能耗是各

22、行业数据中心和机房面临的难题，因此节能减排的负载和供电设备，而当前的工频机结构UPS和高频机结构UPS在节能减排上主要有以下区别：输入功率因数中大功率的三相工频机结构UPS在6脉冲整流的情况下输入功率因数约为0.8，不但对外有干扰，而且要求前面的发电机功率要3倍于UPS容量，即使在12脉冲整流选配谐波滤波器的条件下输入功率因数也低于0.95，而且增加设备量，加大了用户的投资成本和占地面积。而高频机结构UPS在不加任何外来设备的情况下输入功率因数大于0.99，从理论上说，后备发电机容量可与UPS一致，节省了投资和占地面积。能量损耗在相同输入功率因数的前提下，二者的效率相差约5%，比如同为400k

23、VA的UPS为例，工频机结构UPS每年要比高频机结构UPS多消耗近250万度电。目前容量较大的机房大都采用了400kVA工频机结构UPS，配12脉冲整流和谐波滤波器，负载功率因数为0.8。表1是一家金融单位5000kVA的数据中心在对400kVA工频机结构UPS和600kVA高频机结构UPS(负载功率因数0.9)进行选择时的比较。如表1所示。采用400kVA工频机结构UPS产品时的净占地面积约43平方米，而采用600kVA高频机结构UPS的净占地面积约23平方米。采用400kVA工频机结构UPS产品时的总重量大于50吨，而采用600kVA高频机结构UPS的总重量还不足15吨。采用600kVA高

24、频机结构UPS比采用400kVA工频机结构UPS每年节约250万度电。据测算，节约250万度电相当于减少了1960吨二氧化碳的排放量。对外干扰UPS的对外干扰一般有两种，一种是听得到的机械噪声，一种是听不到的电噪声，工频机UPS会产生这两种噪声，电噪声会影响机器的稳定度，机械噪声影响人的身心健康，降低工作效率。而高频机UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵听不到的频率，使工作环境安静下来。又由于一般的高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上，几乎是线性，所以对外干扰几乎为零。体积和重量工频机UPS由于配备输出变压器以及50Hz的电感电容等低频器件，使得体积、重量都很大。高频机在

25、体积和重量上与之相比具有明显的优势。采用技术工频机UPS早期采用的是模拟技术，现在一般发展为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。而高频机UPS技术是一种全数字化技术，可靠性很高。3.高频机结构UPS的技术发展和进步目前，数据中心供电系统除了注重可靠性、可用性以外，节能减排是数据中心设备面临的重大问题，而作为为负载提供不间断电源的UPS供电系统，其自身供电效率的高低也部分决定了数据中心能耗的高低。一些用户在电子技术和设备技术突飞猛进的今天仍沿用以前的陈旧观念，认为工频机结构UPS是成熟可靠的，即使市场已出现高频机结构UPS的技术和产品，也认为高频机是新技术、新产品，在技术上不

26、成熟。其实高频机结构(全IGBT)UPS早在1998年就已问世，而且容量在当时就已做到了480kVA，并经过了十多年的市场验证。单机容量当前衡量UPS的技术高低和成熟水平的一个重要指标就是看其容量多大，这不但反映一个厂家的水平，也反映出这个厂家的技术实力和市场规模。IGBT在UPS中的应用最早只限于逆变器。这主要是因为IGBT的电流虽然做得比较大，但耐压等级尚不足对付变化很大的电压范围。经过这十多年的发展，IGBT制造技术也有了长足的进步，几经改进，已经达到了用于UPS整流器的条件。目前已有一些厂家将IGBT整流的高频机结构UPS容量做到了200kVA左右。与可控硅相比IGBT的电流容量与耐压

27、还是有些距离，所以器件的并联就成了关键。但任何问题都是可以解决的，这其中就不乏佼佼者，比如少数厂家就将高频机结构UPS容量做到了500kVA，有的厂家更是突破了并联的禁区，一举将单机容量做到了1200kVA，覆盖了工频机结构UPS当前达到的全部容量水平。到此就完成了UPS全部IGBT化、高频化的进程。，模块化所谓“N+X”模块化冗余UPS不但可以冗余并联、热插拔，而且必须是在一个机箱中至少有两个相同规格容量的单机，否则就和以往的多机UPS并联没有区别。一个中等规模的机房既可采用模块化UPS集中供电，又可以采用双总线方式供电，还可多机并联。目前模块化UPS产品几乎都采用高频化结构技术。4、结语综

28、上所述，从性能和节能方面来讲，传统的UPS系统中由于采用工频逆变器，逆变效率不高，并配有工频变压器，体积庞大笨重、能耗高和成本高，已逐渐不适应目前节能减排的需求。而全IGBT高频机结构UPS历经10多年的发展，具有采用模块化设计，尺寸小、重量轻、扩容方便、运行效率高、噪音低、性价比高等特点，其技术和产品趋于成熟。随着半导体技术的日益发展，高频UPS在技术和市场方面的优势将越来越明显。四、所谓两个发展方向现在有一种说法：高频机UPS和工频机UPS是两个发展方向。这就使人糊涂了：难道效率低的产品也是发展方向？难道部考虑节能减排了吗？ 难道耗费资源和笨重的产品也是发展方向？总之，这种观点不外乎说：高

29、频机UPS与工频机UPS并存；节能减排与浪费能量和资源并存；先进与落后并存所谓技术上的并存应该是不可替代的，比如自行车虽然比汽车跑得慢，但它们在一定程度上是互相不可替代的；而这里的UPS技术却是可以完全替代的。这就像汽车2型可以替代1型，3型可以替代2型一样的道理。网络UPS智能系统概述/UPS内部部件/UPS的外在影响因素/EPS工作原理/高频与工频区别/逆变器工作原理/蓄电池技术原理网络UPS智能系统概述随着计算机互联网络的迅速发展,通信及计算机的互相促进,各种局域网或广域网被社会各部门采用,金融及其它系统的核心业务过多依赖互联网,而对其中使用的精密电子设备如:计算机、程控交换机、工业过程

30、控制及各行业的实时控制及运算系统供电质量要求变得越来越高.虽然集电力电子技术、信号处理与自动控制技术、计算机软件及硬件技术、网络与通讯技术与一体的UPS(不间断电源)的设计与生产技术也日臻完善,但是 ,UPS运行管理上存在着事故隐患.UPS作为仪表电源,可以说是整个装置的总开关,UPS系统一旦出现故障,装置面临的将是被迫瘫痪.为满足不间断供电、全面改善供电质量、使整个网络的设备乃至数据传输途径给与端到端的达到全面保护的要求,我们需要新一代的更智能、更具灵活管理特性、更可靠的网络UPS系统.1. 网络UPS智能系统定义网络UPS智能系统,主要是以整个网络为管理对象,是指在UPS的主机的输出端增设

31、RS232、R485接口,SNMP简单网络管理协议卡通信接口.利用这些接口经过专用的通信电缆或经用的通信电缆或经调制解调器同计算机服务器、路由器、网关等设备上的相对应的通信接口相连.再在微机或计算机网络的管理平台上装上能适应各种操作系统运行环境的具有电源监控软件功能的UPS供电系统.这样就能把UPS电源与计算机网络(包括以太网和令牌网)构成一个具有相应监控功能的智能化UPS供电系统.目前UPS网络智能化技术主要有2个方面:一是加强UPS新功能,与服务器上的软件协调工作,使得UPS除了完成最基本的不间断功能外,还能实现网络上事件记录、故障告警、UPS参数自动测试分折、调节功能等;二是加强UPS节

32、能功能.网络UPS智能系统将传统式UPS通过与计算机相连的硬件接口,结合特殊设计的软件,以提供计算机软件及资料的双重保护.与服务器上的复杂软件一起工作以提供完全的电源管理方案.2.网络UPS智能系统实现计算机与UPS电源是通过接口进行通信,要使供电系统的故障信息和UPS状态信息能够到计算机系统,首先要完成计算机与UPS之间的连接电缆的自动查询,为保证通信的准确性,需按规定的通信协议进行初始化.网络设计的软件和硬件产品通常基于简单网络管理协议.它在网络上与管理信息库交互起作用;通过发布简单网络管理协议命令,网络管理员可以通过从网络设备上检索信息和发布控制命令来控制网络;也还有处理消息软中断(消息

33、软中断是警告网络管理站重要事件诸如UPS使用电池供电的消息)的能力.简单网络管理协议产品是任何能按照简单网络管理协议交流管理信息的应用或设备.服从简单网络管理协议的设备可以用简单网络管理协议网络管理软件监视和管理.网络管理员利用简单网络管理协议产品进行网络管理任务.由于简单网络管理协议相对容易实现,它被大量供应商广泛地在硬件和软件平台中采用.计算机用户还可灵活地配置参数文件使计算机系统知道如何处理各种故障及信息.通过网络UPS可以利用现有计算机通讯接口与UPS通讯接口相接,再在计算机上安装相应的监控软件.有了监控软件后,计算机便与UPS建立了通信联系,计算机定时发送指令,UPS在规定的时间内返

34、回信息,当电源出现异常时,UPS内部的微控制器会及时把异常信息发给计算机,并由监控软件在计算机上发出告警信息,提醒操作员或网络管理员及时处理,若有关人员不在现场,则监控软件会在UPS供电时间结束时自动中止各种软件的运行程序,禁止用户登录,自动存盘,保持现场等,并通过网络向有用户发出警告信息,通报有关电源异常信息.同时监控软件还具备完备的UPS自我测试功能,测试UPS的状态及电池容量等,能以数据和图形形式显示并记录UPS输出、输入电压、频率、负载、温度、电池容量,使用户可以分析、诊断、预作防范.此连接UPS的计算机在网络上是一个节点,有其独有的IP地址,网络上的其他用户或网络管理人员只要输入连接

35、UPS的计算机IP地址即可看到UPS的任何信息.SNMP卡与上述计算机与UPS连接方式基本相同,而且此SNMP适配器亦有其独有的IP地址.网络上其他用户或网络管理人员只要输入相应的IP地址,即可看到UPS的所有信息.采用SNMP卡在网管工作站上对UPS进行管理.再使用UPS接口扩展器使同一台UPS电源可以支持多个服务器,每个服务器可以运行不同的操作系统,可多种作业平台操作,都能互传UPS的内部信息,适用于LAN、WAN及Internet运作,并实现每台服务器的独立性.然后通过调制解调器实现对UPS电源的远程控制,提供UPS的有关信息,最后只需用通信电缆把UPS电源与服务器相连接就可以了.现代网

36、络管理员要管理多台服务器和普通计算机;要管理集线器、路由器等网络设备;还要管理多台的UPS,因此需要智能网络UPS系统供电方案.对于学校的计算机中心,采用的热备份的冗余方案,使用APC公司生产的UPS,监控软件选用PowerChute.与服务器上的复杂软件一起工作以提供完全的电源管理方案.其具体功能是:1、实现无人值守和安全关闭,可以自动侦测UPS状况和工作环境.2、监控电源及显示UPS状态.3、设置UPS的有关参数可自动开关服务器.4、在UPS电源正常时,可以设置UPS关闭的报警时间,尽快保存数据,及时正常退出网络.5、在UPS电源发生故障时,支持热更换UPS,无需断电处理.6、可对电池欠压

37、保护,三重过流保护和输出过压保护等.7、网络化UPS实现远程通信和远程控制功能.该网络UPS智能系统实现结构流程如图1所示.3.网络UPS智能系统特点网络UPS智能系统是由数据采集、网络通信、计算机硬件/软件和其它多种技术所组成的综合管理系统.这种系统除了具有传统UPS不间断电源外,而且有它本质特点.3.1 网络化通过SNMP标准,可以监控或管理网络内任何一台UPS的运行,并能在自己的办公室里同时侦测和管理多个远地工作站的UPS状态参数,从而大大地提高网络的效能和安全性.网络的特征决定了网络管理员与UPS以及受UPS保护的计算机之间的物理距离明显拉大了,更加网络化以前的概念是一台计算机配一台U

38、PS,或者说一台UPS只负责一台计算机的正常运行.正如同在网络中需要使用网络打印机来为多个用户服务一样,在网络时代,同样需要“网络UPS”,它拥有更大的蓄电量,可以同时为多台计算机或其他外设服务,并能够通过某种机制达成负载之间的动态平衡.此外,将UPS系统与Internet技术紧密集成,增加整个信息系统的易用性.虽然传统的技术如电话拨号、SNMP协议,Telnet等已实现了对UPS的远程和集中监控,但这些技术通常要求特定的设备配置和操作技能.Internet的普及对UPS系统的可靠性提出了更高的要求,UPS厂商如APC已推出了可使用浏览器监控UPS的产品,使用Internet技术监控UPS系统

39、将成为未来UPS技术的主流之一.3.2 智能化为适应并为克服传统的UPS与计算机负载,通信设备间互为独立,相互之间无任何协调关系的弊端,近年来,出现了一种“智能化”的UPS供电系统.由于微处理器技术的应用,UPS系统实现了智能化.智能型网络UPS内部都有微处理器.一般采用8位或16位微处理器,由微处理器的串行接口与服务器、PC或终端之间实现通讯,进行数据传输,包括UPS工作状态、输入输出参数及各种指令.智能化UPS一方面实现了设备运行过程中自我状态的监控,对一些故障现象进行预处理,使其始终平稳可靠运行;另一方面实现了计算机和网络与UPS之间的双向数据通讯,用户可以在计算机和网络中的各个节点上实

40、时监视可控制UPS电源的运行状态.网络时代的UPS产品已经由独立的外设产品发展成为整个计算机和网络系统不可分割的一部分,除了要求其产品可以方便地接人网络和计算机外,更主要是因为增加智能化功能进行电源管理,能使Internet/Intranet管理无人值守成为可能.3.3 自动化自动化是指UPS电源自动完成的一些自我检测,达到全方位自动监管功能.无需人工干预的UPS自动化是实现网络化和保证系统高可靠性的重要因素.并加强了对电源过压保护、短路保护,过温保护等防护机制.UPS的自动化主要体现在:(1)电池放电自动保护.在UPS欠压保护前,系统存盘退出,随后发出UPS关机命令,此时UPS等待市电恢复,

41、同时随时监控市电情况保留电源资料,以供分析供电质量.(2)当市电恢复正常时,自动启动UPS,恢复网络系统正常运行.(3)各种类型故障记录,包括电网、负载及UPS本身故障信息自动保存,以备日后分析.(4)可定期对UPS进行测试,包括系统测试、电池测试等.3.4 实时性实时性就是要求监视电路中各部分的状态,随时获取主机工作时的有关参数.应用户的要求提供电源品质的历史记录.这样以便系统管理员可以迅速简便地判断出电源故障发生处,并迅速得以解决,使对网络性能的影响减至最小,UPS的实时运行参数包括:输人/输出的电压,电流和频率,蓄电池的充放电压和电流,UPS的负载百分比(它代表UPS的实际负载量是它的标

42、称输出功率的百分之几)和状态分析及工作温度等.3.5 保护性UPS对于组成计算机网络的各类电子设备从PC和工作站,服务器到网络互联设备,以及电信设备,提供具有针对性的保护,保护不同的电子元件的UPS具有不同的特征.在市电出现停电的时刻,UPS能瞬间完成切换到后备用电源的过程,使计算机在短时断电时仍能顺畅运行,不会出现数据丢失和系统关闭现象,在超长市电电源中断的情况下,UPS设备可以启动电源管理软件实现安全的计算机系统关闭过程.也保证数据的完整性,这样UPS不仅保护PC的硬件,也保护了硬件内的数据.此外PC工作站内UPS电池在耗尽电量后,还会以极快的速度恢复到满充状态,以备下一次断电的发生.由于

43、大多数服务器不断向磁盘进行读写,不断地存储、检索或处理信息,就需要以只给服务器提供保护、给服务器、工作站提供集中式保护和给服务器、工作站提供分布式保护多种形式相结合.3.6 安全性安全性是信息系统远程管理必须解决的问题,除了通常的用户名和口令保护之外,采用各种安全认证,用户可以自行设定远程管理方式,关闭自动认为不必要的远程管理通道,进一步提高远程管理的安全性为保证整个网络通信系统的安全性.当用户在对某些设备执行某些关键性操作时(例如:开机或关机等操作),必须首先输入密码,待操作系统确认用户的密码使用权的合法性后,才可真正执行所希望的操作.在通常情况下,需要为不同的用户配置不同级别的操作密码,以

44、达到限制不同人员所可能执行的操作范围、所有被监控的设备都会被监控系统自动存储操作数据记录:用户名,操作的日期和时间,被操作的设备和相应的控制参数等.3.7 数字化UPS的数字化控制已成为发展趋势.数字化UPS软件取代了大量的模拟器件,在很大程度上提高了产品的集成度,而且通过修改软件,可以很方便地调节系统的各种特性.这就增强了系统的柔性和智能性.另外DSP的采用,使得一些先时的控制策略应用于UPS的控制之中成为可能.DSP技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净度,同时也提高了UPS产品自身的可靠性.UPS全数字化技术使UPS许多特性从硬件的设计转移到灵活并可升级的软件上来,为用户提供十

45、分快捷的设计与制造功能;更完善更灵活的运行与控制模式;非常简单方便的使用、安装、维护操作功能.全数字化UPS是新一代UPS,它除具有高质量、高可靠、高指标、多功能等特点外,还符合当今节能环保的要求,所以它是未来发展所需要的UPS.4. 总结UPS技术发展到今天已经不再是一种孤立的电源技术的发展,UPS本身不再是单独的电源系统,也不是在计算机环境中一个不被人们重视的外设,UPS已经完全溶入计算机环境,成为系统中必不可少的一员,其间的信息交流确保了系统正常运行.随着信息科技和网络系统的不断发展,UPS技术的发展将受到越来越多的关注.今后,网络UPS必将在保证计算机网络系统工作的稳定、可靠及信息处理

46、技术的安全领域发挥其举足轻重的作用.UPS内部部件UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使您不致因停电而影响工作或丢失数据.它在计算机系统和网络应用中,主要起到两个作用:一是应急使用,防止突然断电而影响正常工作,给计算机造成损害;二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”,改善电源质量,为计算机系统提供高质量的电源.从基本应用原理上讲,UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备.主要由整流器、

47、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成.1)整流器:整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置.它有两个主要功能:第一,将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压.因此,它同时又起到一个充电器的作用;2)蓄电池:蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间.其主要功能是:1当市电正常时,将电能转换成化学能储存在电池内部.2当市电故障时,将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;3)逆变器:通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置.它由逆

48、变桥、控制逻辑和滤波电路组成;4)静态开关:静态开关又称静止开关,它是一种无触点开关,是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关,其闭合和断开由逻辑控制器控制.分为转换型和并机型两种.转换型开关主要用于两路电源供电的系统,其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器.UPS的外在影响因素有一种常见的误解,认为我们使用的市电,除了偶尔发生的断电事故,是连续而且稳定的,其实不然.市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,恶化电网的供电品质.另外意

49、外的自然和人为事故,如地震、火灾、雷击、输变电系统短路等,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正常工作.根据电力专家的测试,电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种: 1、电涌(power surges):指输出电压有效值高于额定值110%,而且持续时间达一个或数个周期,电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时,电网因突然卸载而产生的高压.2、高压突波(high voltage spikes):指峰值达6000V,持续时间从万分之一秒至二分之一周期(10ms)的电压,这主要是由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生.3、暂态过电压(swit

50、ching transients):指峰值电压高达 20000V,但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压,其主要原因及可能造成的破坏类似于高压突波,只是在解决方法上会有区别.4、电压下陷(power sags):指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态,并且持续时间达一个到数个周期,大型设备开机、大型电动机启动或大型电力变压器接入都可能造成这种问题.5、噪声干扰(electrical line noise):指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)以及其它各种高频干扰,马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等,都会引起噪声干扰.6

51、、频率飘移(frequency variation):系指市电频率的变化超过3Hz以上,这主要是由于应急发电机的不稳定运行,或由频率不稳定的电源供电所致.7、电压过低(brownout):指市电电压有效值低于额定值,并且持续较长时间,其产生原因包括:大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载等.8、市电中断(power fai1):指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况,其产生原因有:线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障等. UPS电源工作原理及应用一、引言 UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备,因其主要机智能化程度高,储能器材采用免维护蓄电池,使得在运行中往

52、往忽略了对该系统的维护与检修.其实维护的好坏,对电源的寿命和故障率有很大影响,下面根据我们使用中的具体情况和维护经验介绍UPS电源的使用注意事项和日常维护要求. 虽说各企业配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同,但其原理和主要功能基本相同.在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式,这时因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换,自身供电时间的长短可选,并具有稳压、稳频、净化的特点. 当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能,当需要检修时可采用手动旁路,使检修、供电互不影响.在功率选择上,莱钢中小型棒材生产线选用了中功率系统. 二、UPS电源系统 UPS电源系统由4部分组成:

53、整流、储能、变换和开关控制.其系统的稳压功能通常是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高频开关整流器,本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能,从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求),输出幅度基本不变的整流电压.净化功能由储能电池来完成,由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除,整流后的电压仍存在干扰脉冲.储能电池除可存储直流直能的功能外,对整流器来说就象接了一只大容器电容器,其等效电容量的大小,与储能电池容量大小成正比.由于电容两端的电压是不能突变的,即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰,起到了净化功能,也称对干扰的屏蔽.频率的稳定则由变换器来完成,频率稳定度取决于变换器的振荡频率的

54、稳定程度.为方便UPS电源系统的日常操作与维护,设计了系统工作开关,主机自检故障后的自动旁路开关,检修旁路开关等开关控制. 如图1所示,在电网电压工作正常时,给负载供电如所示,而且,同时给储能电池充电;当突发停电时,UPS电源开始工作,由储能电池工给负载所需电源,维持正常的生产(如粗黑所示);当由于生产需要,负载严重过载时,由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示). UPS电源系统主要分两大部分,主机和储能电池.额定输出功率的大小取决于主机部分,并与负载属那种性质有关,因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同,通常负载功率应满足UPS电源70%的额定功率.储能电池容量的选取当负载功率确定

55、后主要取决其后备时间的长短,这个时间因各企业情况不同而不同,主要由备用电源的接入时间来定,通常在几分钟或几个小时不等.莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电,因此,UPS电源系统在检测到电网电压中断后,可自行启动供电,且随着储能电池慢慢放电,储能电池的容量随着时间会逐渐降低,考虑到寿命终止时储能电池容量下降到50%并留有一定的余量,我厂UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时,半容量为1小时. 2.1电源工作原理 2.1.1 AC-DC变换:将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压,供给逆变电路.AC-DC输入有软启动电路,可避免开机时对电网的冲击. 2.2 .

56、2 DC-AC逆变电路:采用大功率IGBT模块全桥逆变电路,具有很大的功率富余量,在输出动态范围内输出阻抗特别小,具有快速响应特性.由于采用高频调制限流技术,及快速短路保护技术,使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路,均可安全可靠地工作. 2.3.3 控制驱动:控制驱动是完成整机功能控制的核心,它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外,还完成SPWM正弦脉宽调制的控制,由于采用静态和动态双重电压反馈.极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性.不间断电源工作原理框图如图2所示. 2.3电源工作过程 当市电正常时,直流主回路有直流电压,供给DC-AC交流逆变器,输出稳定的220Va

57、c交流电压,同时市电对电流充电.当任何时候市电欠压或突然掉电,则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能.从电网供电到电池供电没有切换时间.当电池能量即将耗尽时,不间断电源发出声光报警,并在电池放电下限点停止逆变器工作,长鸣告警.不间断电源还有过载保护功能,当发生超载(150%负载)时,跳到旁路状态,并在负载正常时自动返回.当发生严重超载(超过200%额定负载)时,不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态,此时前面空气开关也可能跳闸.消除故障后,只要合上开关,重新开机即开始恢复工作.为使不间断电源充分工作,避免在过载或欠载下运行,电源在开机前,首先计算负载容量.FR-UK型不间断电源(标

58、称额定功率)80%的阻性负载设计负载能力,一般带计算机负载时可承受的按下式估算: i=1 n PiP 其中P为不间断电源输出容量(VA),P为第i个负载伏安数 每套PLC功率: 220V*0.5=110VA 每台操作站功率: 220V*2A=440VA IBM PC客户机及服务器:220V*1.5A=330VA 则总功率:10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA 因此,在这条棒材生产线上,采用10KVA的不间断电源比较合适. 三、UPS电源系统的使用与维护 1 、UPS电源系统开、关机 1.1 第一次开机 (1)按以下顺序合闸:储能电

59、池开关自动旁路开关输出开关依次置于“ON. (2)按UPS启动面板“开”键,UPS电源系统将徐徐启动,“逆变”指示灯亮,延时1分钟后,“旁路”灯熄灭,UPS转为逆变供电,完成开机. 经空载运行约10分钟后,按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载. 1.2 日常开机 只需按UPS面板“开”键,约20分钟后,即可开启电脑或其它仪器使用.通常等UPS启动进入稳定工作后,方可打开负载设备电源开关(注:手动维护开关在UPS正常运行时,呈“OFF状态). 1.3 关机 先将电脑或其它仪器关闭,让UPS空载运行10分钟,待机内热量排出后,再按面板“关”键. 2、UPS电源系统使用注意事项 UPS电源系统因其

60、智能化程度高,储能电池采用了免维护蓄电池,这虽给使用带来了许多便利,但在使用过程中还应在多方面引起注意,才能保证使用安全. (1)UPS电源主机对环境温度要求不高,+540都能正常工作,但要求室内清洁,少尘,否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱.储能蓄电池则对温度要求较高,标准使用温度为25,平时不能超过+15+30.温度太低,会使储电池容量下降,温度每下降1,其容量下降1%.其放电容量会随温度升高而增加,但寿命降低.如果在高温下长期使用,温度每高10,电池寿命约降低一半. (2)主机中设置的参数在使用中不能随意改变.特别是对电池组的参数,会直接影响其使用寿命,但随着环境温度的改变,对浮充电压要

61、做相应调整.通常以25为标准,环境温度每升高或降低1时,浮充电压应增加18mV(相对于12V蓄电池). (3)在无外电靠UPS电源系统自行供电时,应避免带负载启动UPS电源,应先关断各负载,等UPS电源系统起动后再开启负载.因负载瞬间供电时会有冲击电池,多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载,严重时将损坏变换器. (4)UPS电源系统按使用要求功率余量不大,在使用中要避免随意增加大功率的额外设备,也不允许在满负载状态下长期运行.但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在不间断状态下运行的,增加大功率负载,即使是在基本满载状态下工作,都会造成主机出故障,严重时将损坏变换器. (

62、5)自备发电机的输出电压,波形、频率、幅度应满UPS电源对输入电压的要求,另久发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率,否则任一条件不满,将会造成UPS电源工作异常或损坏. (6)由于组合电池组电压很高,存在电击危险,因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障,工具应采用绝缘措施,特别是输出接点应有防触摸措施.(7)不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态,都要保证电压、电流符合规定要求.过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成 电池亏电,这都会影响电池的使用寿命,前者的影响更大. (8)在任何情况下,都应防止电池短路或深度放电,因为电池的循环寿命和放电深度有关

63、.放电深度越深、循环寿命越短.在容量试验中或是放电检修中,通常 放电达到容量的30%50%就可以了. (9)对电池应避免大电流充放电,虽说在充电时可以接受大电流,但在实际操作中应尽量避免,否则会造成电池极板膨胀变形,使得极板活性物质脱落,电池内阻增大,温升越高,严重时将造成容量下降,寿命提前终止. 3、日常维护与检修 (1)UPS电源在正常使用情况下,主机的维护工作很少,主要是防尘和定期除尘.特别是气候干燥的地区,空气中的灰粒较多,机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常,并发生不准确告警,大量灰尘也会造成器件散热不好.一般每季度应彻底清洁一次.其次就是在除尘时,检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况.(2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池,但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作.但外因工作状态对电池的影响并没有改变,不正常工作状态对电池造成的影响没有变,这部分的维护检修工作仍是非常重要的,UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分. a.储能电池的工作全部是在浮充状态,在这种情况下至少应每年进行一次放电.放电前应先对电池组进行均衡充电,以达全组电池的均衡.要清楚放电前电池组已存在的落