UPS是英語(yǔ)“Uninterrupti 生活 各種電氣設(shè)備、通訊設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)設(shè)備等在各個(gè)領(lǐng)域的大量應(yīng)用，很多行業(yè)要求給這些設(shè)備供電的 電源供電質(zhì)量與時(shí)間要有相當(dāng)?shù)谋ＷC，UPS就是解決市電供給與設(shè)備要求這一矛盾的產(chǎn)品。

1.UPS的作用 1.1 作用 UPS是保證各種用電設(shè)備不因外電發(fā)生指標(biāo)變化或停止供電而可靠工作的重要設(shè)備，當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，繼續(xù)提供給設(shè)備性能優(yōu)良的電源一段時(shí)間，以保證設(shè)備不受停電的影響；當(dāng)電網(wǎng)供電時(shí)，消除供電過程中由于各種原因造成的電壓瞬間過高、過低、高頻噪聲信號(hào)、高壓尖峰脈沖、工頻不穩(wěn)等產(chǎn)生的不良影響，提升供電質(zhì)量。 1.2 基本原理與構(gòu)成 1.2.1 基本原理 市電正常時(shí)它除給設(shè)備供電外，還將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能由蓄電池儲(chǔ)存；市電故障時(shí)將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供給設(shè)備。 首先由整流器進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換，然后由逆變器進(jìn)行DC-AC轉(zhuǎn)換，最后輸出符合要求的交流電源。在整個(gè)AC-DC-AC變換過程再加以蓄電池的配置，基本解決電網(wǎng)存在的斷電、雷擊脈沖、浪涌、電壓突變、電壓波動(dòng)、脈沖干擾、頻率漂移等所有問題，大大提升電源供電質(zhì)量。 1.2.2 構(gòu)成 主要由整流器、逆變器、蓄電池、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。 2.UPS的配置 2.1 UPS的種類 UPS總體上分為后備式、在線式、在線互動(dòng)式三大類。 2.1.1 后備式UPS 它是常用的一種UPS，具備自動(dòng)穩(wěn)壓、外電故障時(shí)供電等的基本功能。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是其輸出為方波而非正弦波，外電故障供電有10ms的轉(zhuǎn)換時(shí)間。一般應(yīng)用于對(duì)電源要求不高的場(chǎng)合。 2.1.2 在線式UPS 它性能較完善，能夠解決所有電源問題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷的輸出純凈的正弦波，所提供的電源指標(biāo)優(yōu)良。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，投資較大。一般應(yīng)用于對(duì)電源要求較高的關(guān)鍵設(shè)備，如大型計(jì)算機(jī)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)中心、醫(yī)院、等的中心設(shè)備。 2.1.3 在線互動(dòng)式UPS 它是介于后備式和在線式中間的一種產(chǎn)品，它的核心是既能充電又能逆變的雙向變換器，市電供電時(shí)一方面向蓄電池充電，一方面產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電壓對(duì)輸入電壓進(jìn)行補(bǔ)償，從而使輸出穩(wěn)定，關(guān)系表達(dá)為：Uo=Ui±U補(bǔ)。轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms，輸出為模擬正弦波，其性能指標(biāo)高于后備式，低于在線式。 2.2 配置 2.2.1 種類配置 根據(jù)設(shè)備使用情況和供電要求，本著既經(jīng)濟(jì)又達(dá)目的的原則選擇適合的UPS設(shè)備。一般對(duì)電源要求不太高的小功率設(shè)備適宜選擇后備式UPS；對(duì)電源要求較高而市電指標(biāo)一般時(shí)，應(yīng)選在線互動(dòng)式；用電設(shè)備對(duì)電源要求苛刻，不允許有間斷時(shí)間時(shí)，要選擇在線式UPS。 2.2.2 容量配置 （1）功率配置 一般UPS電源標(biāo)出的功率為視在功率，單位為“VA”，而用電設(shè)備標(biāo)出的功率為有功功率，單位為“W”，它們之間存在一個(gè)無(wú)功功率，即視在功率=有功功率+無(wú)功功率，有功功率/視在功率=功率因數(shù)。后備式、在線互動(dòng)式功率因數(shù)在0.5～0.7之間，在線式功率因數(shù)在0.8左右。 設(shè)某用電設(shè)備的功率為300W，選擇在線式UPS的功率容量。 則300÷0.8÷0.6=625，通過計(jì)算選擇600VA左右的UPS較合適。其中0.6這個(gè)數(shù)字意味著UPS的負(fù)載不宜超過額定負(fù)載的60%，負(fù)載過重或過輕都會(huì)縮短蓄電池的使用壽命，進(jìn)而影響整個(gè)UPS的使用壽命。 （2）電池容量的配置 電池容量的大小用安時(shí)數(shù)（AH）表示，例如24AH表示放電電流為24安培時(shí)，可以連續(xù)放電1小時(shí)；或放電電流為1安培時(shí)，可以連續(xù)放電24小時(shí)。即放電電流×放電時(shí)間=電池容量。通常用電壓與安時(shí)數(shù)共同表示電池容量，例如24V/24AH、12V/24AH、12V/7AH等。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大；相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大。 例如某用電設(shè)備的功率為150W，要求放電時(shí)間為0.5小時(shí)，請(qǐng)選擇12V電池容量。則電池容量=150÷12×0.5÷0.7=8.9AH，使用12V/9AH左右的蓄電池即可。0.7的意思是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按放電70%計(jì)算，否則會(huì)影響電池的使用壽命。 2.2.3 配置方式的選擇 根據(jù)設(shè)備的多少和分布情況選擇集中配置方式或分散配置方式。 集中配置方式就是多臺(tái)用電設(shè)備共用一臺(tái)UPS，優(yōu)點(diǎn)是集中維護(hù)，便于管理，缺點(diǎn)是如設(shè)備之間距離較遠(yuǎn)，必須鋪設(shè)連接電纜，成本較高。一般設(shè)備距離較近，安放集中，能夠較統(tǒng)一的使用同一種類的UPS系統(tǒng)，適宜選擇該種方式。 分散配置方式就是對(duì)同一系統(tǒng)的不同設(shè)備分別配備不同的UPS。優(yōu)點(diǎn)是配置具有靈活性，成本低可靠性相對(duì)較高，是目前比較流行的配備方式，缺點(diǎn)是不易維護(hù)，管理不便。一般適合每個(gè)設(shè)備不宜選擇同一類型UPS，設(shè)備安放較分散的系統(tǒng)。

UPS即不間斷電源，隨著各種電子設(shè)備的普及，UPS電源得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
1 UPS選型和配置
1.1 了解UPS電源的性能指標(biāo)

①輸入電壓：220V或380V（三相四線制），－15%～＋10%。

②輸出電流：根據(jù)這個(gè)值選擇導(dǎo)線截面和輸入保險(xiǎn)。

③輸出電壓：一是輸出電壓穩(wěn)定度，一般為±5%。有些為±3%左右。另一個(gè)是穩(wěn)壓精度：穩(wěn)態(tài)≤±1%、瞬態(tài)≤±5%。

④瞬態(tài)電壓恢復(fù)時(shí)間：≤±50ms。

⑤輸出容量：即視在功率S，S＝UI

⑥后備時(shí)間：指輸入中斷后，UPS能繼續(xù)工作的時(shí)間，是UPS的關(guān)鍵指標(biāo)。

⑦功率因數(shù)：0.8（滯后）

⑧效率：≥90%（滿載時(shí)）

⑨過載功能：10min(125%額定電流)；10S(150%額定電流)。

⑩限流：100%～110%額定電流可調(diào)。
1.2 UPS選擇
（1）UPS型號(hào)

①在線正弦波UPS電源。無(wú)論市電正常與否，它對(duì)負(fù)載供電都是由UPS電源逆變器提供的。只要機(jī)內(nèi)蓄電池能向UPS電源逆變器提供能量，當(dāng)市電中斷時(shí)，在線式UPS電源就能實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的真正不間斷供電，其正弦波波形失真系數(shù)最小，對(duì)負(fù)載供電轉(zhuǎn)換時(shí)間為零，可靠性高，故障率低但價(jià)格較高。

②后備式正弦波UPS電源。采用了抗*式分級(jí)調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)。僅僅在由蓄電池供電時(shí)才有可能向負(fù)載提供高質(zhì)量的正弦波，在從市電供電向逆變器供電進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)負(fù)載而言，大約有4ms左右的中斷供電（主要來(lái)源于繼電器的轉(zhuǎn)換時(shí)間）。后備式正弦波UPS電源處于市電供電時(shí)，由于市電是直接通過抗*濾波器對(duì)負(fù)載供電的，因此噪音較小，但是UPS電源處于逆變器工作時(shí)，由于PWM脈寬調(diào)制頻率一般為8KHZ左右，因此噪音較大。

③后備方波輸出UPS電源。向負(fù)載提供的交流電是方波而不是正弦波。此類UPS電源只能接微容性或純組性設(shè)備，負(fù)載越重，方波脈沖寬度越寬，而方波脈沖的峰值越小。此類UPS電源的轉(zhuǎn)化時(shí)間不一定。其變化范圍為4～9ms且用戶不能控制。此類UPS不能進(jìn)行頻率的關(guān)閉和啟動(dòng)，但造價(jià)較低。
（2） 負(fù)載容量、負(fù)載功率因數(shù)和UPS的波峰因數(shù)選購(gòu)UPS時(shí)，首先要知道負(fù)載的總?cè)萘?，同時(shí)還要考慮負(fù)載的功率因數(shù)才能確定UPS的標(biāo)準(zhǔn)功率容量。由于負(fù)載功率因數(shù)很難計(jì)算，所以UPS技術(shù)規(guī)范中給出了波峰因數(shù)這個(gè)指標(biāo)，波峰因數(shù)越高，UPS承受非線性的能力越強(qiáng)。一般波峰因數(shù)比應(yīng)大于3：1。
（3）電池后備時(shí)間一般情況下，選擇后備時(shí)間時(shí)，通常選取滿載工作時(shí)間為10min、15min或30min即可。由于蓄電池價(jià)格較貴、長(zhǎng)延時(shí)UPS一般僅在停電時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)合選用。此時(shí)選擇有外接大容量的蓄電池功能的UPS，以確保市電停電后能長(zhǎng)時(shí)間供電。
（4）UPS中性線截面由于UPS負(fù)載多為非線性負(fù)載，因而流過中線的電流不為零。即使在三相負(fù)載完全平衡時(shí)中線電流也可達(dá)三相電流的1.8倍。負(fù)載功率因數(shù)越小，倍數(shù)越大。因此在UPS電源中，其中線截面不得小于相線截面。否則易造成中線發(fā)熱，甚至燒掉電纜引起火災(zāi)，造成嚴(yán)重后果。
2 蓄電池的選擇和配置
2.1 蓄電池基本技術(shù)指標(biāo)

①閥控式密封鉛酸蓄電池：每臺(tái)UPS各接一組。

②浮充電壓允差：1%。

③浮充電壓：2.23～2.27V/單體。

④均充電壓：2.3～2.4V/單體。⑤放電終了電壓：1.67～1.70V/單體。⑥溫度對(duì)蓄電池壽命的影響：在25℃時(shí)浮充運(yùn)行情況下，理論壽命不低于10年。
2.2 UPS蓄電池容量的計(jì)算
（1）蓄電池放電電流II＝S×cosφ/η×Ei式中：S為UPS電源的標(biāo)稱輸出功率；cosφ為負(fù)載功率因數(shù)，一般取0.8；η為逆變器的效率一般取0.8；Ei為蓄電池放電終了電壓。
（2）電池后備時(shí)間t電池后備時(shí)間t根據(jù)用戶的需要而定，中小型UPS多采用閥控鉛蓄電池。價(jià)格較貴，一般選取滿載工作時(shí)間為10min、15min或30min。
（3）蓄電池容量C算出放電電流后，再根據(jù)負(fù)載性質(zhì)及用戶所需UPS的后備時(shí)間，算得蓄電池標(biāo)配容量：（C＝It）。
3 UPS安裝
3.1 UPS的安裝位置要求
（1）為延長(zhǎng)電池壽命，蓄電池應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為15℃～25℃范圍內(nèi)，室內(nèi)溫度也不能太大。
（2）UPS的左右兩側(cè)要留有50mm空間，后面要留有100mm，前面留有足夠的操作空間。
（3）置電池柜應(yīng)與UPS放在一起。
3.2 UPS與市電、負(fù)載的連接UPS與市電及負(fù)載的連接都很簡(jiǎn)單，但連接前應(yīng)檢查：

（1）UPS輸入?yún)?shù)與市電的電壓、頻率是否一致。

（2）接入U(xiǎn)PS的火線和零線是否與廠家規(guī)定一致。

（3）檢查負(fù)載功率是否小于UPS輸出功率。

（4）UPS與電池連接時(shí)一定分清正負(fù)極。
3.3 電纜截面的選擇選擇導(dǎo)線截面時(shí)應(yīng)考慮：
（1）符合電纜使用安全標(biāo)準(zhǔn)。
（2）符合電纜溫升要求。
（3）滿足電壓降要求。

①交流輸入電流I相。因?yàn)镻＝3×U相×I相×cosφ(單相輸出者則為：P＝Ucosφ)。所以I相=P/(3×U相×cosφ)＝S/(3×U相)。

②直流輸出電流I＝P/U(U應(yīng)取最小值)。求出交流輸入I相和直流輸出電流I后，再查表確定導(dǎo)線截面積。
4 UPS維護(hù)
根據(jù)多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，建議從以下幾個(gè)方面做好UPS電源系統(tǒng)的維護(hù)：
4.1 掌握UPS的基本知識(shí)，認(rèn)真閱讀設(shè)備說明書，弄清各種示信息，示代碼，指示燈的含義，以及產(chǎn)生的原因和應(yīng)對(duì)方法。熟悉設(shè)備上各種開關(guān)，按鈕的作用。熟悉掌握UPS的各種操作，清楚連接關(guān)系，明白代通之法。
4.2 加強(qiáng)日常的巡視、維護(hù)，查看設(shè)備有無(wú)告，有無(wú)異味，有無(wú)異常響聲，檢查接頭有無(wú)松動(dòng)發(fā)熱現(xiàn)象，散熱扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，設(shè)備各種指示是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。
4.3 制定定期維護(hù)計(jì)劃：每月定期測(cè)量設(shè)備輸出電壓、電流、功率以及蓄電池內(nèi)阻和端電壓。每季或半年對(duì)蓄電池做一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，一般應(yīng)放出額定容量的30%～40%。每年清潔一次UPS內(nèi)部衛(wèi)生，檢查各接頭是否接觸良好。
4.4 蓄電池放電：在蓄電池放電操作中，如采用蓄電池脫機(jī)使用假負(fù)載放電，不僅拆卸繁瑣，且不安全，事后還需拆卸安裝再充電。為保證電池放電試驗(yàn)的安全有效，既能發(fā)現(xiàn)問題（落后電池、反極電池等），又能保證供電安全可靠（不造成過放電、短路、供電中斷等）。這里推薦一種直接利用負(fù)載對(duì)電池放電的方法：即關(guān)斷UPS交流輸入開關(guān)，讓蓄電池放電。由于UPS電源多用于重要的網(wǎng)絡(luò)通信等系統(tǒng)中，負(fù)載變化幅度不大，所以用負(fù)載直接放電，其放電電流也基本不變，這樣就可根據(jù)蓄電池的電壓情況和放電情況確定放電終止電壓，算出放電時(shí)間，以后每季度的放電都與此次記錄相比較，并從中發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)排除。

蓄電池的作業(yè)原理

1.蓄電池是一種將化學(xué)能與電能彼此變換的設(shè)備。

2.在充電時(shí)，電能變換為化學(xué)能，正極上的硫酸鉛失掉兩個(gè)電子后轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，失掉的電子經(jīng)過外線路上的負(fù)載轉(zhuǎn)移到負(fù)極上，負(fù)極上的硫酸鉛得到兩個(gè)電子后轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛（Pb）。

3.在放電時(shí)，化學(xué)能變換為電能，整個(gè)進(jìn)程正好相反。

4.上述進(jìn)程用化學(xué)反響方程式表明即為：

蓄電池的密封原理

對(duì)慣例鉛酸蓄電池，在蓄電池充電后期，充入的電流首要耗費(fèi)在電解液中水的分化，導(dǎo)致在蓄電池的正極發(fā)作氧氣，在負(fù)極發(fā)作氫氣。這些氣體從蓄電池中不斷逸出，會(huì)導(dǎo)致電解液逐步失水，從而導(dǎo)致蓄電池功用下降，乃至電池干涸。因而慣例蓄電池需求守時(shí)補(bǔ)加水。

閥控密封鉛酸蓄電池選用密封技能（或氧氣再化合技能），即在規(guī)劃上按捺氫氣的分出，一起，使蓄電池充電后期發(fā)作的氧氣在內(nèi)部簡(jiǎn)直徹底再化合，無(wú)剩下氣體排放。電池簡(jiǎn)直不失水，因而該電池在整個(gè)運(yùn)用進(jìn)程中不需補(bǔ)加水。

密封鉛酸蓄電池充電后期曾經(jīng)的進(jìn)程和慣例鉛酸蓄電池根本一樣。但在蓄電池充電晚期或過充電進(jìn)程中，蓄電池充入的電量根本用于氧氣的再化合進(jìn)程，此時(shí)在電池內(nèi)發(fā)作的氧氣再化合反響如下：

（1） 正極上的反響（氧氣的發(fā)作）

2H2O → O2 + 4H+ + 4e- ①

在正極發(fā)作的氧氣，穿過超細(xì)玻璃纖維（AGM）隔閡抵達(dá)負(fù)極外表并在負(fù)極發(fā)作一系列反響。

（2） 負(fù)極上的反響

2Pb + O2 → 2PbO ②

2PbO + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O ③

2PbSO4 + 4H+ + 4e- → 2Pb + 2H2SO4 ④

負(fù)極上總的反響為

O2 + 4H+ + 4e- →2H2O ⑤

經(jīng)過以上反響，在正極上發(fā)作的氧氣穿過超細(xì)玻璃纖維隔閡（AGM）傳輸?shù)截?fù)極，徹底被負(fù)極所吸收；正極上所耗費(fèi)的水（電解液），在負(fù)極上的反響③中又從頭生成，穿過隔閡又回到正極（如圖3-1所示），完成了H2O→O2→H20循環(huán)。負(fù)極活性物質(zhì)經(jīng)過一系列的反響，也完成了Pb→PbO→PbSO4→Pb的循環(huán)。使電池內(nèi)剩余的氣體發(fā)作和凈的物質(zhì)（H2O、O2、Pb、PbO、PbSO4）生成。因而，電池不需求補(bǔ)加水，能夠密封免維護(hù)。因?yàn)樵诓徽＿\(yùn)用等特別情況下，電池內(nèi)反響平衡可能被打破，可能發(fā)作少數(shù)剩余的氣體，電池裝有安全閥，當(dāng)電池內(nèi)氣壓超越

必定數(shù)值時(shí)，安全閥打開，以便將剩余氣體排出；當(dāng)電池內(nèi)氣壓低于必定氣壓時(shí)，安全閥主動(dòng)關(guān)閉，以阻隔電池外部氣體進(jìn)入，故該類電池又稱閥控式密封鉛酸蓄電池。

容量

1.在必定的放電條件下（放電率、溫度、停止電壓）電池放出的電量就是電池的容量，容量的單位是安培小時(shí)（Ah）。符號(hào)表明為"C".

2.額外容量是規(guī)劃和出產(chǎn)電池時(shí)，規(guī)則或確保在放電條件下，電池應(yīng)該放出的極限的電量。GFM系列電池規(guī)則在10小時(shí)內(nèi)放出的容量為額外容量，符號(hào)表明為"C10".FM系列電池規(guī)則在20小時(shí)內(nèi)放出的容量為額外容量，符號(hào)表明為"C20".

3.實(shí)踐容量是電池在實(shí)踐運(yùn)用的條件下放出的容量，當(dāng)放電率不一起電池給出的實(shí)踐容量也不同。

放電率

放電率即放電速率，表明電池放電時(shí)的電流強(qiáng)度的大小，一般以"小時(shí)率"或"倍率"表明。小時(shí)率是指以放電時(shí)刻來(lái)表明電池的放電速率。如"10小時(shí)率"和"0.1C10"都表明以額外容量的1/10的電流來(lái)放電，并可繼續(xù)10小時(shí)。

內(nèi)阻

電池的內(nèi)阻是指電流經(jīng)過電池時(shí)所遭到的阻力。正常蓄電池內(nèi)阻值的單位是以毫歐姆（mΩ）表明。充放電時(shí)，內(nèi)阻都將耗費(fèi)電池的能量，所以內(nèi)阻越小越好。

自放電

因?yàn)殡姵鼗钚晕镔|(zhì)在電解液中的不安穩(wěn)性，電池在儲(chǔ)存進(jìn)程中發(fā)作的容量自然下降的現(xiàn)象叫自放電。自放電率一般以規(guī)則時(shí)刻內(nèi)容量下降的百分率表明。

浮充壽數(shù)

蓄電池作為一種備用電源，選用全浮充制運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在電池容量下降到某規(guī)則值之前，電池能正常作業(yè)的時(shí)刻稱為浮充壽數(shù)，一般以"年"表明。

循環(huán)壽數(shù)

蓄電池經(jīng)一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。在必定的充放電準(zhǔn)則下，電池容量降至某一規(guī)則值之前，電池能正常循環(huán)的次數(shù)，稱為蓄電池的循環(huán)壽數(shù)，一般以"次"表明。

充放電準(zhǔn)則

在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，對(duì)蓄電池的作業(yè)環(huán)境溫度、充電電流、充電時(shí)刻、放電電流、

放電時(shí)刻、放電停止電壓等參數(shù)具體規(guī)則就是充放電準(zhǔn)則。

蓄電池充電時(shí)的溫度補(bǔ)償

熱是閥控式密封蓄電池的殺手。熱對(duì)密封閥控式蓄電池的傷害有以下特色：

當(dāng)環(huán)境溫度超越25℃時(shí)，如不調(diào)整充電電壓，將影響閥控式密封蓄電池的壽數(shù)，每升高10℃，閥控式密封蓄電池壽數(shù)將縮短50%.

為了部分抵消溫度改變發(fā)作的影響，充電電壓有必要運(yùn)用溫度系數(shù)進(jìn)行校正。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，充電電壓有必要下降。當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，充電電壓有必要升高。請(qǐng)注意，溫度丈量須在閥控式密封蓄電池外表進(jìn)行，以環(huán)境溫度為基準(zhǔn)，溫度系數(shù)如下：

2V 電池 - 0.003V /℃x 閥控式蓄電池個(gè)數(shù)

6V 電池 - 0.009V /℃ x 閥控式蓄電池個(gè)數(shù)

12V 電池 - 0.018V /℃ x 閥控式蓄電池個(gè)數(shù)

不同環(huán)境溫度下充電電壓換算公式如下：

Vt=（T-25）×kt （式中Vt:t ℃時(shí)與25℃時(shí)充電電壓差值；T:環(huán)境溫度；kt:溫度系數(shù)）