工业自动化之不间断电源UPS：供电系统的保险

时间：2021-07-16作者：上海全迈智能科技有限公司浏览：46

在我刚出来工作的时候，还是十多年前，那时候的多用台式机，机箱还很大，同时，那个显示器，一闪一闪的晃眼。哪有什么液晶显示啊，更别说笔记本了，内存也是少得可怜。显示器后面，有长长的后背，像是老式电视机那样。不得不说，电子设备的发展真的好快，作为一个丛事电子电工或工业自动化的人来说，如果没有很强的自学适应能力，根本跟不上时代的脚步。这是闲话，好像有点偏题了。

还是把话题拉回来吧，那时候使用电脑，较怕几件事呢？如果经历过的人，可能会细数其中的一、二、三吧。这里说说的当年较难忍受的那种台式的显示器啦，启动的时候的雪花点不说，还闪屏幕闪得厉害。有时候电压不稳定的时候，更是海浪似的一浪接一浪的。其次是突然停电了。当我编写程序、编辑Excel，处理Word，绘制电路图，使用CAD，做演示PPT等等的时候，当我聚精会神地为差不多完成的工作精神振奋时，屏幕一黑，然后全没了，然后内心那个抓狂啊，有时候可以从根目录中找到缓存版本的，有时候，唉……，只能抓狂的只想把电脑给摔了，那种心情，真的是想死的心都有了，这还算好的，较难过的是06年做的一套设计，电脑在电压闪断后，直接重启不了！抱出去修，被告知硬盘坏了，然后心里那个滴血啊……从那件事后，我养成了一个习惯，就是备份。多多的备份，移动硬盘里，邮箱里，能存的地方，总是存！存！存！然而气人的是，那时候的硬盘，价格那个贵啊。

那时候，我们的业务经理，配备了一台笔记本，因为多与甲方沟通的，一方面公司为了形象，一方面确实业务需要移动办公，所配的配置在当时那是相当高了（当然，还不如现在的一台手机啦），每当停电的时候，漆黑的办公室里，只有他的电脑屏幕亮着，映射着电脑前那张幸福的脸，整得我们不知道有多羡慕。有问题就需要解决，我们几个人合计了一下，给老板提出了一项建议，就是把我们的电脑也都换成业务经理那样的，至少是笔记本！当然，我的申请很快得到了满足，因为设备好了，需要调试。然后得到了**个电脑包。而那几个从事机械的兄弟就没有那么幸运啦，因为笔记本的能力根本就奔不动他们的3D设计软件！


不同容量的UPS电源

然后，在经历一次因断电引发的设计出图延误后，老板给他们配备了一个新的大装备：一个可以供好多台电脑的UPS。【这东西在以前的办公室里，是很常见的设备了。刚买回来的时候，在停电后，大家还可以坚持工作好一会儿，然而到我离职更换工作场所的时候，效果就没有那么明显了，停电后没几分钟它就开始报警，然后大家赶紧存盘。它也坚持不了几分钟了，这是后话，值得庆幸的是，现在的00后不会遭遇这些了，我们的供电网络不知道较之前好了多少倍，我们的硬盘与网络也比之前不知道先进了多少倍。】。

那么，我们归到主题，返回到UPS电源，什么是UPS电源呢，它有什么作用呢？为什么它能够让闪屏不那么闪呢？

所谓的UPS，即（Uninterruptible Power System / Uninterruptible Power Supply），就是生活中所说的不间断电源，一般由充电器(CHARGER)、逆变器(INVERTER)、静态开关(SYATICSWITCH)、蓄电池(BATTERY)4大部分和控制部分组成。各部分功能如下：

1.充电器从主电源吸收能量，经过桥式可控硅整流电路、阻容滤波电路，产生直流电，并将直流电提供给蓄电池和逆变器。

2.逆变器将充电器或蓄电池送来的直流电转变成交流电输出。有的也称逆变器为DC/AC变流器，它是UPS电源的核心部件，逆变器性能的好坏，对UPS电源输出波形、效率、可靠性、瞬态响应、噪声、体积、重量等方面有着决定性的影响。一台UPS电源性能好坏，主要是由逆变器的性能来决定的。

3.静态开关是保证UPS电源系统不间断供电。当UPS电源正常供电时，逆变器输出交流电作为计算机设备的主要电源(或者由市电经稳压器后直接供计算机用电)。在下列情况出现时:①当计算机设备起动或发生浪涌**负载;②当逆变器发生故障。通过电压检测信号，静态开关迅速将负载由逆变器供电转移到市电供电。一旦恢复正常，经检测市电与逆变器电压同步、同频时，又转为逆变器供电。静态开关，就是完成转换并保证转换可靠、不间断供电的关键设备。

4.蓄电池是储存电能的装置。在正常供电时，直流电源对蓄电池进行充电。它将电能转换成化学能贮存起来。当市电中断时，UPS电源将依靠储存在蓄电池中的能量输出直流电，维持逆变器的正常工作。即将化学能转换成电能，供逆变器使用。

5.控制部分的主要作用控制部分在UPS电源中起着十分重要的作用。通过合理的控制，使UPS电源按设计要求给计算机提供稳定可靠的电能。

它是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给PLC、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。


这样说大家是否认为它太书面化呢？呵呵，它让我想起我们老家的水库。一个UPS就是一个水库吧，可以这样说，当雨水充足时，它就不停地灌水，然后在存满所有的水之后，有多余的从排洪通道排出。当天旱的时候，它就打开排水通道，进行灌溉作业。可以说它很好地平衡了旱涝季节的水量。而UPS就是那个水库。如果从这个意义上来讲，UPS就是手提电脑里的电池，就是我们的移动充电宝，就是我们的手机电池。只是它们是离线的，而UPS是在线的，而且是自动切换的！在某种意义上讲，它就是那个保持通电状态的笔记本内的电池。


也许你会说，哈，这样啊，那么这东西现在在工业中都用不上了吧，那么我们看一看它们的用武之地吧：

这个世界上，有太多的异常，为了防止异常，我们在生活中较常用的方法就是买个保险，或存钱防灾，对于设备来说，其实也是一样的。在很多核心的场合，业务体系是不允许中断的，就像我们的压差温湿度监控系统一样，它的数据时时刻刻需要记录，以防止可能的异常，引发其它问题。而这样的重要性高的地方，在许多企业里还有很多很多，需要确保在异常故障和正常维护情况下，数据中心都能正常工作，核心业务不受影响。因此，在该系统的供电电源体系中，UPS是其中*的组成部分。通常选用多路市电源互为备份，并且机房设有**柴油发电机系统作为备用电源系统，市电电源间、市电电源和柴油发电机间通过ATS（自动切换开关）进行切换，为控制中心内的UPS、空调、照明等设备供电。一般会设置双母线供电，并配备两套独立UPS供电系统（含UPS配电系统），在任一套供电母线（供电系统）需要维护或故障等无法正常供电的情况下，另一套供电母线仍能承担所有负载，保证必需的供电，确保数据及业务不受影响。


当然，随着技术的进一步发展，也许在将来的某一天，我们电网可以稳定到我们不需要UPS就可以安全地稳定地生产。但现阶段，它还是为我们的生产生活做了很大的贡献的。


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