什么是UPS，优缺点是什么，在哪些场景使用

时间：2020-09-08

**章 基本原理
UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以**计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害;二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。
UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。当市电网符合输入范围时，经过AC/DC，DC/AC双重变换，向负载供电，当市电网****，由电池向负载供电，当UPS故障或过载时由旁路电源向负载供电。维护时还可以通过手动维修旁路开关对UPS进行在线维护。

1.1整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能：**，将交流电(AC)变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器;*二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用;
1.2蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是：1当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。2当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;
1.3逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成;
1.4静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。

UPS原理结构图

正常情况下，直流输入空开处于合位，交流输入空开和旁路输入空开处于分位，由直流电源供电给逆变器，逆变器将直流逆变成交流后输出。

若断开直流输入空开，合上交流输入空开，则由交流电源供电给整流器，整流器将交流电转换为直流电，再供给逆变器，逆变器将将直流电转换为交流电后输出。

若UPS需要进行检修，则可以断开直流输入和交流输入空开，合上旁路输入空开，此时由交流电源直接供应交流电给负载，可安全地对UPS进行检修。

UPS的输出经屏上的交流输出空开馈出至各个需要UPS电源供电的负载。

*二章 UPS分哪些种类
UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类;
　　其中,我们较常用的是后备式UPS,它具备了自动稳压、断电保护等UPS较基础也较重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波,但由于结构简单而具有价格便宜,可靠性高等优点,因此广泛应用于微机、外设、POS机等领域;
在线式UPS：
结构较复杂,但性能完善，能解决所有电源问题，其显着特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题;由于需要较大的投资,通常应用关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。
A、输出电压稳定性好 ±3%
B、波形失真度小THD《3%
C、零中断
D、输入、输出能量形式全隔离
E、切换时间0ms



后备式UPS：
同后备式相比较，在线互动式具有滤波功能，抗市电干扰能力很强，逆变输出为模拟正弦波，所以能配备服务器、路由器等网络设备，或者用在电力环境较恶劣的地区。
A、电网正常时的整机效率高》95%
B、电网正常时无噪音
C、切换时间《10ms
D、价格较低
互动式UPS：
具备与后备式电源相同的特点，并且将充电器和逆变器有效合并成为一体双向逆变器，虽然减少了系统的成本，但增加了一定的控制难度。
*三章 提高UPS电源供电可靠性的解决方案
1.串联备份供电方式（旁路主从备份方式）
对于在线式工作模式的两台UPS，备机（UPS2）的输出作为主机（UPS1）的旁路备份输入，这样当主机的主逆变器输出故障转到旁路时，负载仍然处于备机UPS双备份供电模式的可靠保护下。
2、输出主从备份方式

以在线式UPS电源为例，两台UPS或逆变器的输出同时送到冗余转换器，经冗余转换器再给负载供电;正常时冗余转换器让主输入的电源 （例如UPS1）对负载供电，当主输入电源故障时冗余转换器快速将负载转移到备份输入的电源上，完成负载的冗余供电;在主输入电源维修完成再输入到冗余转换器后，冗余转换器又将负载重新转移回到由主输入电源供电的模式。任何的转换过程都是不间断的，可以保证负载设备的稳定安全运行。
3、冗余并联供电方式

两台UPS电源的输出同时送到并联配电柜上进行直接的并联，共同均分负载电流，不存在主从关系。当某台UPS出现故障时，该机将自动退出并联系统，负载电流**由剩余的一台UPS电源供电，输出不间断;在故障机维修完成后，可以将修复的UPS单元在线并入，继续对负载进行冗余供电，完成并联系统的在线热维护。


可靠性方案的比较
比较项目串联备份供电方式输出主从备份方式冗余并联供电可靠性一般高高主从逻辑关系有，且不易调换，需要厂家才可完成有，容易调换，用户即可完成取决于并联控制方式;可能有，不能调换。
负载切换时间10ms5ms0ms相互通信不需不需有线并机时需要;无线并机调试时需要，工作后可以取消增容性没有增容没有增容可依比例增容系统过载能力不变不变短时过载能力比例增加;尤其是对于冲击负载的启动能力加强。
产品老化程度存在主从机老化不一致的情况存在主从机老化不一致的情况不存在负载均分性**不均分**不均分均分，一般电流不均衡度小于5%电池寿命一般需要定期对换电池一般需要定期对换电池或主机，确保电池的寿命不需对换。可维护性差，一般要停机维护好，可以在线热维护好，可以在线热维护。
备份模式一般是1+1形式，再增加时没有实际的意义一般是1+1或1+2形式可以N+m形式，比较灵活系统成本低一般高适用场合负载3-10KVA 负载0.5-3KVA 负载10KVA以上不间断电源UPS是数字化建设的可靠电源解决方案，通过不同的UPS电源供电方案的设计可以将交流供电系统的可靠性提高到一个新的层次，满足数字化建设对交流电源质量的任何要求。
*四章 为什么要配备UPS
据IDC统计，全部电脑故障的45%是由电源问题引起的;在中国，大城市停电的次数平均为0.5次/月，中等城市为2次/月，小城市或村镇为4次/月，电网存在至少九种问题：断电、雷击尖峰、浪涌、频率震荡、电压突变、电压波动、频率漂移、电压跌落、脉冲干扰;因此从改善电源质量的角度来说给电脑配备一台UPS是十分必要的。
　　另外，精密的网络设备和通信设备是不允许电力有间断的，以服务器为核心的网络中心要配备UPS是不言而喻的，即使是一台普通电脑，其使用三个月以后的数据文件等软件价值就已经**过了硬件价值，因此为防止数据丢失而配备UPS也是十分必须的。

*五章 我应该配备什么样的UPS
根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的，可以选择适合的UPS;例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS，在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS，而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备，就只能选用在线式UPS。
*六章 我应该配备多大功率的UPS
首先要确定您的设备是多大功率的，一般来讲普通PC机或工控机的功率在200W左右，苹果机在300W左右，服务器在300W与600W之间，其他设备的功率数值可以参考该设备的说明书。
　　其次应了解UPS的额定功率有两种表示方法:视在功率(单位VA)与实际输出功率(单位W)，由于无功功率的存在所以造成了这种差别，两者的换算关系为：视在功率*功率因数=实际输出功率
　　后备式、在线互动式的功率因数在0.5与0.7之间,在线式的功率因数一般是0.8。
　　给设备配UPS时应以UPS的实际输出功率为匹配的依据,有些经销商有意或无意会混淆(VA)与(W)的区别，这点要提请用户注意。

*七章 UPS的"集中式"与"分散式"配备方式有什么区别
如果需要配UPS的设备较多，您可以采用"集中式"或"分散式"两种配备方式;所谓"集中式"，就是用一台较大功率的UPS负载所有设备，如果设备之间距离较远，还需要单独铺设电线，大型数据中心、控制中心常采用这种方式，虽然便于管理，但成本较高。
　　"分散式"配备方式是现在比较流行的一种配备方式，就是根据设备的需要分别配备适合的UPS，譬如对一个局域网的电源保护，可以采取给服务器配备在线式UPS，各个节点分别配备后备式UPS的方案，这样配备的成本较低并且可靠性高。
　　这两种供电方式的优缺点如下表：
　　集中供电方式 便于管理 布线要求高 可靠性低 成本高
　　分散供电方式 不便管理 布线要求低 可靠性高 成本低
　　UPS的配备需要较专业的知识，请咨询专业人士，他们会为您设计合理的配备方案。

*八章 UPS备用时间的长短是由什么决定的
是由UPS的储能装置决定的，现在的UPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电池作为储能装置，电池容量的大小由"安时数(AH)"这个指标反映，其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池，安时数大的容量大;相同安时数的电池，电压高的容量大，通常以电压和安时数共同表示电池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。
　　后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池，其备用时间是固定的;在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型，也有外配大容量电池的长效机型，用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。
　　蓄电池是UPS的重要组成部分，占有很大的价值比重，并且其质量的好坏直接关系到UPS的正常使用，所以应慎重选择有质量保证的正牌蓄电池。

*九章 使用UPS有哪些注意事项
1．UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持环境的清洁。
2．切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。
3．UPS的输出负载控制在60%左右为较佳，可靠性较高。
4．UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电。
注：
纯电阻器件 例如:电水壶
感性原件 例如：空调（压缩机）
感抗器件 例如：微波炉（变压器获得高压 高频率）
阻性负载：靠电阻丝发光的（烤箱灯）
感性负载：启动时电流特别大，计算功率的时候需正常工作的6-10倍。有线圈负载的电路，负载电流滞后负载电压一个相位差特性。
针对空调、电梯等感性负载件，如果选择UPS需考虑合适的容量，避免造成损坏。
*十章 UPS的缺点
当输入电压偏高或偏低时，即转为电池放电，而我国电网状况通常较差，会引起电池频繁放电，缩短电池寿命。目前采用先进的DSP控制技术，具有**宽的输入电压范围，在+25%的范围内仍可满载输出，较大地减少了电池放电次数。采用先进的智能电池管理功能，使其充电器具有较小的交流纹波，充电电压自动温度补偿，放电终止电压随放电时间自动补偿，自动电池检测，电池寿命计算等功能，较大地保护了电池，可使电池寿命延长30%。但仍有缺陷，使用48V逆变器则不用考虑此问题。
UPS采用内部充电器，无法考虑充电时间长短的问题。
UPS电池需要定期维护，逆变器可以使用直流屏供电，直流屏的可靠性比蓄电池祖高。
*十一章 电力UPS与电力逆变器的区别
电力UPS是双变换的工作方式，零切换，市电模式输出稳压功能
电力逆变器是后备式的工作方式， 存在切换时间，而且市电存在时，不具有稳压功能。
事故照明类设备宜选用类备份运行的逆变器，数据处理类设备宜选用双变换的电力UPS。

词条
词条说明
高频**弦波通信逆变电源Rs232和Rs485通迅接口的区别
深圳宝威特电源高频**弦波电力，通信逆变电源有两个通迅接口，Rs232和R485接口，它们的功能和特点都有所不同。一、接口：1.Rs232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。而RS485则采用平衡传输，即差分传输方式。2.Rs232 只允许一对一通信，而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。 3.Rs232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准
通信电源为什么要用48v或24v电源
历史原因造成的；使用较早的通讯网是电话网，是由电讯局供电的，选48V是在当时的条件下尽可能提高用户到端局的距离（36V是安全电压，**过太多不安全）。后来为了兼容早期设备、降低成本考虑，一致沿用至今；因为电压越低，安全性越高；电源系统正极接地可以减少蓄电池正极的腐蚀现象；电压越低，元件的功耗就越低。经过度变压可选择的输知入电网范围宽;可达到直流输出电压连续可调;稳压精度高，输出杂音纹波小道;可实现输
逆变器电源的使用注意
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谐波电流的这些危害你都知道吗？
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量C0和不同频率的正弦信号的线性叠加：其中，为m次谐波的表达式，cm表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。而m次谐波的频率为基波频率的整数倍(m倍)。