UPS電源的基本知識

   UPS的中文意思為「不間斷電源」，是英語「Uninterruptable Power Supply」的縮寫，它可以保障計算機系統在 停電之後繼續工作一段時間以使用戶能夠緊急存檔，使您不致因停電而影響工作或丟失數據。它在計算機系統和網絡應用中，主要起到兩個作用：一是應急使用，防止突然斷電而影響正常工作，給計算機造成損害；二是消除市電上的電湧、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等「電源汙染」，改善電源質量，為計算機系統提供高質量的電源。它也可以使用在醫療、研究、橋梁等等一些不能斷電的設備上。 

組成  

        UPS目前分為在線式和後備式等，目前，主流的UPS廠商為臺灣艾普斯,廈門科華、佛山BAYKEE（柏克），EAST（易事特）、深圳山特、overtop（頂尖）、東莞優瑪電氣UMART、APC、 伊頓、愛默生、金武士、日月元等，都提供各種級別的UPS滿足不同用戶群的需要。 

不間斷電源的組成從基本的應用原理上講，UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。 

整流器： 

  整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電（DC），經濾波後供給負載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用； 

蓄電池： 

  蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間。其主要功能是： 

1.當市電正常時，將電能轉換成化學能儲存在電池內部。  

2.當市電故障時，將化學能轉換成電能提供給逆變器或負載； 

逆變器： 

  通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成； 

靜態開關： 

  靜態開關又稱靜止開關，它是一種無觸點開關，是用兩個可控矽（SCR）反向並聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉換型和並機型兩種。轉換型開關主要用於兩路電源供電的系統，其作用是實現從一路到另一路的自動切換；並機型開關主要用於並聯逆變器與市電或多臺逆變器。 

UPS的特點： 

  UPS較之柴油發電機組，具有體積小、效率高、無噪聲振動、維護費用低、可靠性高等優點，但容量相對較小，主要用於電子計算機中心、工業自動化控制中心等重要場所。 

UPS知識速成 

  1.UPS是什麼？  

  UPS是不間斷電源（Uninterruptible Power Supply）的英文簡稱，是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。 

  從原理上來說，UPS是一種集數字和模擬電路，自動控制逆變器與免維護貯能裝置於一體的電力電子設備； 

  從功能上來說，UPS可以在市電出現異常時，有效地淨化市電；還可以在市電突然中斷時持續一定時間給電腦等設備供電，使你能有充裕的時間應付； 

  從用途上來說，隨著信息化社會的來臨，UPS廣泛地應用於從信息採集、傳送、處理、儲存到應用的各個環節，其重要性是隨著信息應用重要性的日益提高而增加的。  

 2.UPS分哪些種類？ 

  UPS按工作原理分成後備式、在線式與在線互動式三大類： 

  後備式UPS是我們最常用的，它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波，但由於結構簡單而具有價格便宜，可靠性高等優點，因此廣泛應用於微機、外設、POS機等領域；   在線式UPS結構較複雜，但性能完善，能解決所有電源問題，其顯著特點是能夠持續零中斷地輸出純淨正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪湧、頻率漂移等全部的電源問題；由於需要較大的投資，通常應用在關鍵設備與網絡中心等對電力要求苛刻的環境中；

模塊化UPS與傳統UPS相比有諸多優點，代表UPS的發展方向之一，但目前還存在成本高，部分產品實際的可靠性並不如理論計算值高，但安全係數已經遠遠超過傳統UPS；對模塊化UPS的研究將有利於促進模塊化的可靠性提高，從而提高模塊化UPS在客戶中的認可度，加快模塊化UPS的發展。EAST（易事特）模塊化UPS每個模塊就是一臺獨立工作的UPS，功率段齊全可選，高效率低幹擾，環保節能，安全係數高。   

3.為什麼要配備UPS？ 

  據IDC統計，全部電腦故障的45%是由電源問題引起的；在中國，大城市停電的次數平均為0.5次/月，中等城市為2次/月，小城市或村鎮為4次/月，電網存在至少九種問題：斷電、雷擊尖峰、浪湧、頻率震蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈衝幹擾；因此從改善電源質量的角度來說給電腦配備一臺UPS是十分必要的。 

  另外，精密的網絡設備和通信設備是不允許電力有間斷的，以伺服器為核心的網絡中心要配備UPS是不言而喻的，即使是一臺普通電腦，其使用三個月以後的數據文件等軟體價值就已經超過了硬體價值，因此為防止數據丟失而配備UPS也是十分必須的。  

 4.我應該配備什麼樣的UPS？ 

  根據設備的情況、用電環境以及想達到的電源保護目的，可以選擇適合的UPS；例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用後備式UPS，在用電環境較惡劣的地方應選用在線互動式或在線式UPS，而對不允許有間斷時間或時刻要求正弦波交流電的設備，就只能選用在線式UPS。 

  5.我應該配備多大功率的UPS？  

  首先要確定您的設備是多大功率的，一般來講普通PC機或工控機的功率在200W左右，蘋果機在300W左右，伺服器在300W與600W之間，其他設備的功率數值可以參考該設備的說明書。 

  其次應了解UPS的額定功率有兩種表示方法：視在功率（單位VA）與實際輸出功率（單位W），由於無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關係為：視在功率*功率因數=實際輸出功率後備式、在線互動式的功率因數在0.5與0.7之間，在線式的功率因數一般是0.8。   給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據，有些經銷商有意或無意會混淆（VA）與（W）的區別，這點要提請用戶注意。 

  6．UPS的「集中式」與「分散式」配備方式有什麼區別？  

  如果需要配UPS的設備較多，您可以採用「集中式」或「分散式」兩種配備方式：「集中式」，就是用一臺較大功率的UPS負載所有設備，如果設備之間距離較遠，還需要單獨鋪設電線，大型數據中心、控制中心常採用這種方式，雖然便於管理，但成本較高。   「分散式」配備方式是現在比較流行的一種配備方式，就是根據設備的需要分別配備適合的UPS，譬如對一個區域網的電源保護，可以採取給伺服器配備在線式UPS，各個節點分別配備後備式UPS的方案，這樣配備的成本較低並且可靠性高。   這兩種供電方式的優缺點如下表： 

  集中供電方式：便於管理、布線要求高、可靠性低、成本高。   分散供電方式：不便管理、布線要求低、可靠性高、成本低。 

  UPS的配備需要較專業的知識，請諮詢專業人士，他們會為您設計合理的配備方案。   

7.為什麼UPS一定要買名牌？  

  UPS產品的功能在於保障，對用戶而言UPS常常是保護設備與數據安全的最後防線，相比其他產品「可靠性與品質」對UPS具有更重要的意義，而惟有長期建立起來的名牌產品才能有這樣的實力。 

  中國目前的UPS市場十分繁榮，國際知名的品牌基本上都已進入中國，如來自歐洲的梅蘭日蘭，來自美國的愛克賽、APC等，洋品牌在技術上有一定優勢，同時價格也較為昂貴，其主要市場份額集中在中大功率UPS市場（10KVA以上）；上世紀九十年代以來，國內一些優秀品牌在UPS市場異軍突起，憑藉在技術上的不斷追求與本土化的生產服務優勢，取得了令人矚目的成績，已經成為中小功率UPS市場的主力軍。  

 8.UPS備用時間的長短是由什麼決定的？ 

  是由UPS的儲能裝置決定的，現在的UPS一般都用全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由「安時數（AH）」這個指標反映，其含義是按規定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數大的容量大；相同安時數的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。   後備式UPS一般內置4AH或7AH的電池，其備用時間是固定的；在線式與在線互動式UPS有內置7AH電池的標準機型，也有外配大容量電池的長效機型，用戶可以根據需要實現的備用時間而確定配備多大容量的電池。 

  蓄電池是UPS的重要組成部分，佔有很大的價值比重，並且其質量的好壞直接關係到UPS的正常使用，所以應慎重選擇有質量保證的正牌蓄電池。  

 9.使用UPS有哪些注意事項？ 

  1）UPS的使用環境應注意通風良好，利於散熱，並保持環境的清潔。

2）切勿帶感性負載，如點鈔機、日光燈、空調等，以免造成損壞。   3）UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。 

  4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應儘量避免。 

  5）適當的放電，有助於電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。 

  6）對於多數小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應關閉UPS；對於網絡機房的UPS，由於多數網絡是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。   

7）UPS放電後應及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。

  10.蓄電池的容量是什麼含義？ 

  部分國家採用20小時放電率（C20）的安時數代表電池額定容量的大小，即在25℃下以恆定電流放電20小時至終止電壓（1.75V/單格），該電流乘以20即為電池的C20容量，一般用AH數表示。例如，12V/100AH的電池是指該電池能夠以5A（0.05C）的電流恆定放電至終止電壓10.5V，可連續放電20小時。另外要注意，電池放電時間與放電電流不是線性關係，如100AH電池以100A的電流放電支持不了1個小時，只有數十分鐘；而以1A的電流放電，則會超出100小時（不推薦如此方式放電）。 

  11.標準型UPS是否可以直接外接電池作長效型UPS使用？ 

  不適合，由於標準型UPS設計的充電電流較小，另外受散熱條件的限制，如作長效型UPS使用，一方面達不到使用目的，另一方面也容易對UPS、電池的使用造成不良影響，甚至於損壞。

  12.如何延長不間斷電源系統的供電時間？  

 延長不間斷電源系統的供電時間有兩種方法： 

  1. 外接大容量電池組：可根據所需供電時間外接相應容量的電池組，但須注意此種方法會造成電池組充電時間的相對增加，另外也會增加佔地面積與維護成本，故需認真評估。

  2．選購容量較大的不間斷電源系統：此方法不僅可減少維護成本，若遇到負載設備擴充，較大容量的不斷電系統仍可立即運作。 

UPS電源使用過程中蓄電池的維護

保持適宜的環境溫度

　　影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度，一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高，但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定，環境溫度一旦超過25℃，每升高10℃，電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池，設計壽命普遍是5年，這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求，其壽命的長短就有很大的差異。另外，環境溫度的提高，會導致電池內部化學活性增強，從而產生大量的熱能，又會反過來促使周圍環境溫度升高，這種惡性循環，會加速縮短電池的壽命。

定期充電放電

　　UPS電源中的浮充電壓和放電電壓，在出廠時均已調試到額定值，而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的，使用中應合理調節負載，比如控制微機等電子設備的使用臺數。一般情況下，負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個範圍內，電池的放電電流就不會出現過度放電。

　　UPS因長期與市電相連，在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中，蓄電池會長期處於浮充電狀態，日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔2-3個月應完全放電一次，放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢後，按規定再充電8小時以上。

利用通訊功能

　　目前，絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟體，通過串/並口連接UPS，運行該程序，就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢，可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息；通過參數設置，可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作，大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。

及時更換廢/壞電池

　　目前大中型UPS電源配備的蓄電池數量，從3隻到80隻不等，甚至更多。這些單個的電池通過電路連接構成電池組，以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中，因性能和質量上的差別，個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時，維護人員應當對每隻電池進行檢查測試，排除損壞的電池。更換新的電池時，應該力求購買同廠家同型號的電池，禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。

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