UPS名詞解釋

UPS名詞解釋

高頻機與工頻機區(qū)別

定義

1、高頻機：利用高頻開關(guān)技術(shù)，以高頻開關(guān)元件替代整流器和逆變器中的工頻變壓器的UPS，俗稱高頻機，高頻機體積小、效率高。

2、工頻機：采用工頻變壓器作為整流器與逆變器部件的UPS俗稱工頻機，主要特點是主功率部件穩(wěn)定可靠、過負荷能力和抗沖擊能力強。

高頻機VS工頻機

2-1高頻機不帶隔離變壓器，其輸出零線存在高頻電流，主要來自市電電網(wǎng)的諧波干擾、UPS整流器和高頻逆變器脈動電流、負載的諧波干擾等，其干擾電壓不僅數(shù)值高而且難以消除。而工頻機的輸出零地電壓更低，而且不存在高頻分量，對于計算機網(wǎng)絡(luò)的通信安全來講，更加重要。

2-2高頻機輸出沒有變壓器隔離，如果逆變功率器件發(fā)生短路，則直流母線（DC BUS）上的高直流電壓直接加到負載上，這是安全隱患，而工頻機則不存在此問題。 2-3工頻機的抗負載沖擊能力較強。

3、性能比較

序號 比較的指標(biāo)、性能高頻UPS 工頻UPS

1 過載能力 一般 較強

2 抗輸入浪涌能力 一般較強

3 輸出抗沖擊、短路能力 一般 較強

4 輸入功率因數(shù)0.99 0.7

5 整機效率 85～90% 75～85%

6 功率密度 高小

7 零地電壓 相對較差，有高頻分量 相對較好 8 輸出級元器件 多 少

9 功率器件容量 小 大

10 故障時器件損壞程度 高 低

11 可靠性 一般 好

12 可維護性 較復(fù)雜 簡易

13 重量 輕 重

14 體積 小 大

15 與發(fā)電機適應(yīng)力 較差 好

從以上的比對中可以清晰的看出工頻機在很多的方面優(yōu)于高頻機。對于可靠性要求較高的一些重要、關(guān)鍵部位的電源保護方案還應(yīng)以工頻機為首選。

輸入功率因數(shù)：是一個重要指標(biāo)。提高此項指標(biāo)不僅可以降低線路損耗、節(jié)約電能、消除火災(zāi)隱患，還可以減少對市電的諧波污染，提高市電的供電質(zhì)量，獲得較大的經(jīng)濟效益及社會效益。提高輸入功率因數(shù)的方法由無源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展到有源功率因數(shù)校正技術(shù)。沒有采用校正技術(shù)的輸入功率因數(shù)很低，最理想的輸入功率因數(shù)是1。

電源效率：是指UPS的整機電能利用率，也就是UPS從外部吸收功率與向負載輸出功率兩者之的比值。這個數(shù)值和UPS電源設(shè)計線路有密切的關(guān)系，高效率的電源可以提高電能的

使用效率，在一定程度上可以降低電源的自身功耗和發(fā)熱量。通常在線式UPS的電源效率一般能夠達到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不間斷供電設(shè)備，最好選用電源效率高的在線式UPS。而其他UPS的電源效率在80％左右。

轉(zhuǎn)換時間：UPS的轉(zhuǎn)換時間是指UPS從市電切換到電池狀態(tài)或從電池狀態(tài)切換到市電所需要的時間。通常UPS的轉(zhuǎn)換時間不能大于10ms（毫秒）。

UPS的轉(zhuǎn)換時間指標(biāo)希望是越小越好，但有些容性負載可以承受短時間的轉(zhuǎn)換，UPS如采用繼電器則存在4~10ms的轉(zhuǎn)換時間，對采用電子開關(guān)則小一些，關(guān)鍵是看該UPS采用何種技術(shù)。通常我們認為后備式與在線互動式有轉(zhuǎn)換時間，在線式UPS則不存在轉(zhuǎn)換時間，即零轉(zhuǎn)換時間。

對于家庭個人使用或SOHO小型辦公應(yīng)用來講，建議購買具有轉(zhuǎn)換時間的后備式UPS（不要大于10ms），比較合算；而對于交通、銀行、證券或大企業(yè)等重要型工作，則建議購買零轉(zhuǎn)換時間的在線式UPS。

輸出電壓頻率：一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz（赫茲）或者60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，在這個范圍內(nèi)，UPS同步跟蹤市電頻率，超出則以本機頻率輸出。這個實際輸出的頻率就是輸出電壓頻率。

輸入電壓范：UPS的輸入電壓范圍，即UPS允許市電電壓的變化范圍，也就是保證UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。范圍越大說明UPS適應(yīng)性越好。一般UPS的輸入電壓范圍應(yīng)該在160V~270V之間或者更寬。

在正常的輸入電壓范圍內(nèi)，逆變器（負載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性越小，故電池的壽命就相對延長。因為當(dāng)?shù)氐碾妷翰▌忧闆r直接影響UPS的運行，特別是有些地區(qū)電網(wǎng)比較惡劣，白天和晚上的電壓相差很大。如果UPS 要24小時工作，在如此大的變化范圍里，UPS能否工作至關(guān)重要。如不能工作，只有轉(zhuǎn)電池，這樣一則電池并沒有用于真正的斷電，二則頻繁轉(zhuǎn)電池會影響電池的壽命。如果該UPS的轉(zhuǎn)電池裝置為繼電器，則對繼電器的損壞特別嚴重，大大增加了UPS的故障率。

當(dāng)UPS電源以市電供電方式工作過程中，如果輸入交流電源的電壓高于輸入電壓上限和低于輸入電壓下限時，UPS將斷開輸入交流電源，而切換到電池供電方式。開機輸入電壓范圍和輸入電壓范圍，反映了UPS電源對電網(wǎng)電壓變化的適應(yīng)能力，開機輸入電壓范圍和輸入電壓范圍越寬表示機器對電網(wǎng)電壓的波動變化適應(yīng)能力越強。

浮充和均充都是電池的充電模式。

1． 浮充工作原理：當(dāng)電池處于充滿狀態(tài)時，充電器不會停止充電，仍會提供恒定的浮充電壓與很小浮充電流供給電池，因為，一旦充電器停止充電，電池會自然地釋放電能，所以利用浮充的方式，平衡這種自然放電，小型UPS通常采用浮充模式。

2． 均充工作原理：以定電流和定時間的方式對電池充電，充電較快。在專業(yè)維護人員對電池保養(yǎng)時經(jīng)常用的充電模式，這種模式還有利于激活電池的化學(xué)特性。

注：智能型充電器具有根據(jù)電池工作狀態(tài)自動轉(zhuǎn)換浮充和均充的功能，可充分發(fā)揮浮充和均充各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)快速充電和延長電池壽命。

輸出波形對負載有何影響？

答: 一般負載分為三大類，及電阻性負載（如燈泡）、電容性負載（如交換式電源供應(yīng)器） 及電感性負載（如傳動馬達）。對正弦波而言，此三類負載均可使用。方波、階梯波僅可 用于電阻性及電容性負載，因感性負載的反電動勢是階梯波的致命傷，而電容性負載則需 要較高的峰值電壓來驅(qū)動，方波、階梯波的產(chǎn)品恰好有高峰值的特性，但因階梯波有諧波 成份，對某些儀器而言會因為諧波干擾而產(chǎn)生讀值錯誤或誤動作。

UPS的額定容量是指UPS的最大輸出功率（電壓V和電流A的乘積）。

通常市場上所售的UPS電源，容量較小的以“W”（瓦特）為單位來標(biāo)識；超過1千瓦時，用“VA”（伏安）標(biāo)識，“W”與“VA”值是有區(qū)別的。這就要求我們必須區(qū)別具體情況來選擇UPS。一般來講，1千瓦以內(nèi)的小容量UPS一般都用“W”表示容量，容量在1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W來表示容量。

事實上，“W”總是小于等于“VA”。它們之間的換算關(guān)系可用如下公式計算出來： W = VA×功率因數(shù)。功率因數(shù)在0～1之間，它表示了負載電流做的有用功（W）的百分比。只有電熱器或電燈泡等的功率因數(shù)為1。對于其他設(shè)備來說，有一部分負載沒有作功。這部分電流是諧波或電抗電流，它是負載特性引起的。由于有這部分電流，所以“ VA”值比“W”值大，在功率因數(shù)為1時，“W”和“VA”值相同。

那么在我們?yōu)橛嬎銠C等設(shè)備選配UPS電源時，怎樣選擇合適的UPS容量？若選擇不當(dāng)，通常會出現(xiàn)以下兩種情況，一是容量過小，即所謂小馬拉大車，很可能會造成設(shè)備的損壞；另一種情況是容量過大，造成資金的浪費。因此，正確地選擇UPS的容量對網(wǎng)絡(luò)管理人員來說是一件重要的事情。

一般來講，UPS在容量選擇應(yīng)考慮以下因素：

1、實際負載情況：P=∑Pi/f

即實際所有負載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù)f，f=0.6~0.8,即可得到實際負載容量P。

2、預(yù)留擴容：

考慮到業(yè)務(wù)發(fā)展的可能，在不大量追加投資情況下，增加UPS輸出容量，這可通過兩種途徑實現(xiàn)：

A：選擇可以實現(xiàn)現(xiàn)場擴容的UPS產(chǎn)品，如現(xiàn)在市面上銷售的模塊化UPS產(chǎn)品。 B：提前購買大容量UPS，但需提前投入大量的資金。

UPS輸出電壓

UPS輸出電壓是指市電經(jīng)過UPS整形、濾波、穩(wěn)壓等一系列措施后輸出的供電腦等負載設(shè)備使用的電壓。這種電壓一般都比市電電壓干凈，沒有雜質(zhì)訊號。通常UPS的輸出交流電壓應(yīng)該穩(wěn)定在220V，不能有過多偏差。

UPS輸入電壓頻率

UPS輸入電壓頻率，即UPS能自動跟蹤市電、保持同步的頻率范圍。一般電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)頻率是50Hz（赫茲）或者是60Hz（赫茲），UPS允許市電頻率有一定的變化范圍，亦即輸入電壓頻率范圍，這個數(shù)值可波動范圍通常在正負百分之二左右，在這個范圍內(nèi)，UPS同步跟蹤市電頻率，超出則以本機頻率輸入。

UPS的標(biāo)稱備用時間是指市電斷電后UPS能夠供給計算機等設(shè)備的最大供電時間。

通常，UPS依備用時間可分為標(biāo)準(zhǔn)型及長效型。標(biāo)準(zhǔn)型UPS備用時間為5-15分鐘，長效型為1-8小時。假如您的設(shè)備停電時，只需要存盤、退出即可，那選用標(biāo)準(zhǔn)型UPS；假如您的設(shè)備停電時，仍須長時間運轉(zhuǎn)，那須選用長效型UPS。

那么UPS備用時間的長短是由什么決定的呢？是由UPS的儲能裝置，也就是UPS電池決定的，現(xiàn)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(shù)（AH）"這個指標(biāo)反映，其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。相同電壓的電池，安時數(shù)大的容量大；相同安時數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/38、12V/65AH、12V/100AH。

后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時間是固定的。如果是個人用戶單機使用，這種小型后備式UPS就值得選購。在線式與在線互動式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機型，也有外配大容量電池組的長效機型，用戶可以根據(jù)需要實現(xiàn)的備用時間而確定配備多大容量的電池。對于公司，企事業(yè)單位等電腦等設(shè)備比較多的情況，就有必要選擇提供大容量電池組的UPS，以提供更長的備用時間。

功率因數(shù)、峰值因數(shù)和浪涌系數(shù)

功率因數(shù)：功率是描述能量傳輸?shù)膮��?shù)，直流系統(tǒng)中，功率就是電壓與電流的乘積。交流系統(tǒng)中，功率就不是這樣一個簡簡單單的乘積，系統(tǒng)中一部分電流并沒有提供給負載，我們稱之為諧波電流。由此產(chǎn)生視在功率（VA），大于有功功率。視在功率與有功功率之間存在的系數(shù)就是功率因數(shù)。考慮到這一點，我們用伏安（VA）來表述視在功率，而用瓦特（W）來表述有功功率。

線形負載的視在功率與有功功率無甚差別，但是對于很多負載來說兩者之間的差別很大。計算機設(shè)備的功率因數(shù)一般為0.65,這就意味著視在功率比有功功率大將近50%。IT類設(shè)備，例如服務(wù)器，路由器，HUB，存儲設(shè)備等，電源部分由于采用了功率因數(shù)矯正設(shè)計，對于電網(wǎng)來說，它們近似于線形負載。相對于日光燈、電機等負載來說，這種負載較為清潔，產(chǎn)生較少的諧波電流。

電池運行時間和UPS的有功功率有關(guān)系，但是，很多廠家在注明電池在滿載下的運行時間時都標(biāo)明伏安，而不是瓦特。例如，一臺10K的UPS滿載下可以運行20分鐘，在負載功率因數(shù)為0.65的前提下，負載量滿載時只有6500W，而此UPS有功功率為9000W，這就意味著實際負載量為6500/9000，即72%。而20分鐘的運行時間在實際以瓦特為單位的滿負載下就不足20分鐘。為了避免造成這種誤解，機器的運行時間參數(shù)應(yīng)該以瓦特而不是伏安為基礎(chǔ)。

峰值因數(shù)：是指電流峰值與平均值的比率，大部分電氣設(shè)備的峰值因數(shù)為1.4,PC機峰值因數(shù)為2至3。若負載的峰值因數(shù)大于1.4,前端供電設(shè)備必須提供負載所需要的峰值電流，否則供電設(shè)備的輸出電壓波形會產(chǎn)生失真。負載峰值因數(shù)因前端供電設(shè)備的不同而有差異，甚至當(dāng)負載從一個輸入插口移到另一個插口時，峰值因數(shù)也會有所變化。目前大家普遍認為峰

值因數(shù)是計算機負載所固有的，而實際上，它是負載與電源相互作用的結(jié)果。負載的峰值因數(shù)數(shù)值取決于電網(wǎng)的電壓波形，在電源設(shè)備輸出電壓波形為純正弦波的前提下，沒有輸入功率因數(shù)矯正設(shè)計的負載的峰值因數(shù)一般為2到3，在電源設(shè)備輸出電壓波形為階梯波的前提下，此種負載設(shè)備的峰值因數(shù)一般為1.4至1.9。SU機型在帶滿載時峰值因數(shù)為3，帶半載時峰值因數(shù)為4，1/4負載時峰值因數(shù)為8，BK類產(chǎn)品滿載時峰值因數(shù)為1.6,半載時為2。

浪涌系數(shù)：此參數(shù)經(jīng)常會和

UPS系統(tǒng)中所采用的浪涌抑制相混淆。浪涌系數(shù)與UPS的瞬間過載能力有關(guān)，是用來表述UPS應(yīng)對負載啟動時產(chǎn)生的瞬間啟動電流的數(shù)值。電機、壓縮機等負載浪涌系數(shù)較大。對于計算機類負載來說，浪涌系數(shù)是機器正常工作時消耗能量的

1.15倍，對于磁盤陣列等負載來說，此數(shù)值為正常工作時所消耗能量的1.5倍。

UPS電源按其工作原理可分為后備式、在線式以及在線互動式三種。

(1) 后備式UPS：平時處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉�(wěn)定的交流電輸出，因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優(yōu)點是：運行效率高、噪音低、價格相對便宜，主要適用于市電波動不大，對供電質(zhì)量要求不高的場合，比較適合家庭使用。然而這種UPS存在一個切換時間問題，因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場所。不過實際上這個切換時間很短，一般介于2至10毫秒，而計算機本身的交換式電源供應(yīng)器在斷電時應(yīng)可維持10毫秒左右，所以個人計算機系統(tǒng)一般不會因為這個切換時間而出現(xiàn)問題。后備式UPS一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，主要是讓您有時間備份數(shù)據(jù)，并盡快結(jié)束手頭工作，其價格也較低。對不是太關(guān)鍵的電腦應(yīng)用，比如個人家庭用戶，就可配小功率的后備式UPS。

（2）在線式UPS：這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，它首先通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡�再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計算機。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾；在停電時則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UPS不同于后備式的一大優(yōu)點是供電持續(xù)長，一般為幾個小時，也有大到十幾個小時的，它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，顯然，由于其功能的特殊，價格也明顯要貴一大截。這種在線式UPS比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因為這些領(lǐng)域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

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(3) 這是一種智能化的UPS，所謂在線互動式UPS，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），給電池組充電；在市電異常時逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動式UPS也有轉(zhuǎn)換時間。同后備式UPS相比，在線互動式UPS的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進行UPS的遠程控制和智能化管理�？勺詣觽蓽y外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi)，如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供比較穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。而且它與計算機之間可以通過數(shù)據(jù)接口（如RS-232串口）進行數(shù)據(jù)通訊，通過監(jiān)控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UPS狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計算機系統(tǒng)的可靠性。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想，不適合做常延時的UPS電源。

表一：

表二：

UPS從結(jié)構(gòu)上一般分為直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)兩大類。

(1)

(2) 交流UPS

從備用時間分，UPS分為標(biāo)準(zhǔn)型和長效型兩種。

一般來說，標(biāo)準(zhǔn)型機內(nèi)帶有電池組，在停電后可以維持較短時間的供電（一般不超過25分鐘）；長效型機內(nèi)不帶電池，但增加了充電器，用戶可以根據(jù)自身需要配接多組電池以延長供電時間，廠商在設(shè)計時會加大充電器容量或加裝并聯(lián)的充電器。

此外,UPS的分類還有其他一些簡單的分類，比如從組成原理分為旋轉(zhuǎn)型UPS和靜止型UPS；從應(yīng)用領(lǐng)域分為商業(yè)用UPS和工業(yè)用UPS；從輸出電壓的相數(shù)分為單相UPS和三相UPS；從容量分為大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。

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