UPS 的功能與作用

UPS 是不間斷電源 (Uninterruptible Power System) 的英文名稱(chēng)的縮寫(xiě)，它伴隨著(zhù)計算機的誕生而出現，是計算機常用的外圍設備之一。實(shí)際上， UPS 是一種含有儲能裝置，并以逆變器為主要組成部分的恒壓恒額的不間斷電源。 UPS 在其發(fā)展初期，僅被視為一種備用電源。后來(lái)，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續過(guò)壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題，使計算機等設備的電子系統受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤(pán)程序被沖掉等嚴重后果，引起巨大的經(jīng)濟損失。因此， UPS 日益受到重視，并逐漸發(fā)展成一種具備穩壓、穩頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護系統。

目前在市場(chǎng)上可以購買(mǎi)到種類(lèi)繁多的 UPS 電源設備，其輸出功率從 500VA 到 3000kVA 不等。當有市電供給 UPS 的時(shí)候， UPS 對市電進(jìn)行穩壓 (220V ± 5%) 后為計算機供電。此時(shí)的 UPS 就是一臺交流市電穩壓器，同時(shí)它還向機內電池充電。因 UPS 設計的不同， UPS 適應的范圍也不同， UPS 輸出電壓在± 10-15% 的變化一般屬正常的計算機使用電壓。當市電異?；蛘咧袛鄷r(shí)， UPS 立即將機內電池的電能通過(guò)逆變轉換供給計算機系統，以維持計算機系統的正常工作并保護計算機的軟硬件不受損失。

UPS 的分類(lèi)與特點(diǎn)

UPS 電源按其工作方式可分為后備式和在線(xiàn)式兩大類(lèi)，按其輸出波形又可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。后備式 UPS 電源在市電正常供電時(shí)，市電通過(guò)交流旁路通道再經(jīng)轉換開(kāi)關(guān)直接向負載提供電源，機內的逆變器處于停止工作狀態(tài)。這種 UPS 電源在實(shí)質(zhì)上相當于一臺穩壓性能極差的市電穩壓器。它除了對市電電壓的幅度波動(dòng)有所改善外，對市電電壓的頻率不穩、波形畸變以及從電網(wǎng)串入的干擾等不良影響基本上沒(méi)有*改善。只有當市電供電中斷或低于 170V 時(shí)，蓄電池才對 UPS 的逆變器供電，并向負載提供穩壓、穩頻的交流電源。后備式 UPS 電源的優(yōu)點(diǎn)是運行效率高、噪音低、價(jià)格相對便宜，主要適用于市電波動(dòng)不大、對供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。

在線(xiàn)式 UPS 電源在市電正常供電時(shí)，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進(jìn)行脈寬調制、濾波，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時(shí)是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負載提供交流電源。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對負載提供交流電源。因此，對在線(xiàn)式 UPS 電源而言，在正常情況下，無(wú)論有無(wú)市電，它總是由 UPS 電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動(dòng)及干擾帶來(lái)的影響。顯而易見(jiàn)，在線(xiàn)式 UPS 電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式 UPS 電源，因為它可以實(shí)現對負載的穩頻、穩壓供電，且在由市電供電轉換到蓄電池供電時(shí)，其轉換時(shí)間為*。方波輸出的 UPS 電源帶負載能力差 ( 負載量?jì)H為額定負載的 40-60%) ，不能帶電感性負載。如所帶的負載過(guò)大，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負載中的容性電流增大，嚴重時(shí)會(huì )損壞負載的電源濾波電容。正弦波輸出的 UPS 電源的輸出電壓波形畸變度與負載量之間的關(guān)系沒(méi)有方波輸出 UPS 電源那樣明顯，負載能力相對較強，并能帶微電感性負載。不管那種類(lèi)型的 UPS 電源，當它們處于逆變器供電狀態(tài)時(shí)，除非迫不得已，一般不要滿(mǎn)載或超載運行，否則會(huì )使 UPS 電源的故障率明顯增多。

UPS 與負載的匹配

有的 UPS 用瓦 (W) 或者千瓦 (kw) 來(lái)表示其輸出功率，如 500W 、 1kw 等 ; 有的 UPS 用伏安 (VA) 或者千伏安 (kVA) 來(lái)表示其輸出功率大小，如 3000VA 、 5kVA 等。 VA 與 W 的一般換算關(guān)系為：瓦是伏安的 0.8 倍，如 3kVA=2.4kw 。 UPS 是線(xiàn)負載供電用的，每一種 UPS 都有特定的輸出功率能力。如 3kVA 的 UPS ，其*大輸出功率是 3kVA 或者 2.4kw ，此時(shí)就要求接到這臺 UPS 上的設備的耗電功率總和不能超過(guò) 2.4 千瓦。通常設備都標明了耗電功率 ( 或者額定功率 ) ，此時(shí)就應當使所有接到 UPS 上的設備的額定功率加起來(lái)不超過(guò) UPS 的輸出功率，這種方法通常就叫做 UPS 輸出功率與負載耗電功率的匹配。但有些設備的啟動(dòng)功率是額定功率的 3-5 倍 ( 例如打印機的額定功率為 200W ，則在計算負載匹配時(shí)要按 5 × 200W=1000W 進(jìn)行折算 ) 。除了打印機以外的其他計算機外部設備，通常啟動(dòng)功率略大于額定功率，故考慮匹配時(shí)*好按 UPS 輸出功率的 80% 進(jìn)行負載匹配。

標準的 UPS 未加外接電池前，在它的輸出功率與負載耗電功率*匹配 ( 即全負載 ) 的情況下，一般從市電中斷時(shí)算起可供電約 6-10 分鐘 ( 具體數值每個(gè)型號的 UPS 說(shuō)明書(shū)上都有記載 ) 。如果以負載耗電功率只有 UPS 輸出功率的一半計算 ( 習慣叫半負載或者 50% 負載率，如 1000W 的 UPS 接入 500W 的負載 ) ，則可供電 12-25 分鐘，不同負載量時(shí)的 UPS 供電時(shí)間大約可參照負載減半時(shí)間加倍的方式計算。使用注意事項正確使用 UPS 電源，不但可以減少 UPS 發(fā)生故障的機會(huì )，而且能夠有效地延長(cháng)其使用壽命。