弱电机房UPS系统

      一、弱电机房不间断电源系统（UPS）概述

　　在失电情况下，UPS提供后备电源，并进行必要的隔离和滤波，防止外部电压波动对设备运行的干扰。通常情况下，UPS通过逆变器输出380V交流电源供应负载，或市电异常情况下UPS把直流电转变成交流电输出，继续提供负载运行，不受断电的困扰。在由于过载或者温度过高以及逆变器发生损坏的情况下，UPS将自动无间断的切换到旁路继续供应负载。

　　二、UPS工作原理

      市电经过整流器整理后，给蓄电池充电，同时给逆变器供电，经逆变器逆变之后，向负载供电。

　　当市电异常时，电池自动开始工作（切换时间为零）。此时，整流器停止工作，由电池供给逆变器直流电源，然后供给负载。

　　三、UPS分类及适用性

　　●    从电路主结构分

　　1、在线式

　　在线式UPS电源一般采用双变换模式。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，然后通过脉冲宽度调制技术（PWM）由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。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。

　　2、在线互动式

　　在线互动式UPS是界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。在线互动式UPS的逆变器一直处于工作状态，具有双向功能，即在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，起充电器的作用；在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组的直流电压转换为交流正弦波输出。在线互动式UPS也有转换时间，比后备式UPS短，保护功能较强。采用了铁磁谐波变压器，在市电供电时具有较好的稳压功能。由于充电逆变器共用一个模块，在给电池充电时，由逆变器产生的高频成份很难滤掉，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。

　　3、后备式

　　早期的后备式UPS在市电供电正常时，市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载，交流旁路相当于一条导线，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。在近年的后备式UPS往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善。当市电异常（市电电压、频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断）时，后备式UPS通过转换开关切换到电池状态，逆变器进入工作状态，此时输出波形为交流正弦波或方波。后备式UPS存在切换时间，一般为4毫秒～10毫秒，但对一般的计算机设备的工作不会造成影响。由于后备式UPS工作时输出波形大都为方波，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产品有着价格优势，比较便宜，适合于小型办公企业和家庭用户使用。

　　4、双逆变电压补偿在线式

　　双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，它将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中，当市电存在时，两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%，所以功率强度很小，功率余量大，这就增强了UPS的输出能力和过载能力，不再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地对付冲击性负载，不再对负载功率因数进行限制，输出有功功率可以等于标定的KVA值。

　　●    从后备时间分

　　1、标准机

　　UPS配备有内置的电池组，则称为标准机。由于受UPS体积和重量的限制，标准机局限于中、小功率的UPS。标准机一般是配置小容量的电池，所以后备时间不长。现行的标准机大多采用7Ah/12V的电池，功率越大的UPS，一般所用电池的节数也增加，如1KVA在线式的UPS用3节7Ah/12V的电池，3KVA的用8节，6KVA的用20节。其实电池的使用个数根本上决定于电池的规格和UPS的充电电压，因为大功率UPS的充电电压比功率的UPS的充电电压要大，对于同一规格的蓄电池，自然使用的电池节数就要增多。

　　2、长效机

　　UPS需外接电池组的，则称为长效机。长效机包括从小功率到大功率的UPS。长效机有着很大的机动性，用户可以根据自己所需后备时间的长短来确定采用何种容量的电池。关于UPS的后备时间与蓄电池容量的计算可以根据以下的公式来确定：C=PxPF/（UxηxC）

　　其中C：蓄电池容量。P：UPS的额定功率，单位为VA。PF：UPS的功率因数。U：电池组的直流端电压=电池额定电压x电池节数。

　　η：逆变器的效率，为0.86。C：电池的放电速率，该值可以根据UPS所需后备时间t的长短在电池的放电曲线图上查得，例如当t=1小时，C=0.55；t=2小时，C=0.35；t=4小时，C=0.20；t=8小时，C=0.11。

　　●按输入输出方式分

　　1、单相输入/单相输出

　　2、三相输入/单相输出

　　3、三相输入/三相输出

　　小功率的UPS都采用单相输入/单相输出方式，而中、大功率的UPS多采用三相输入/单相输出和三相输入/三相输出。对于用户来说，三相供电其市电配电和负载配电比较容易，每一相都承当一部分的负载电流。

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