烏海艾默生UPS電源
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①UPS使用中應當注意的問題
UPS的功率問題：UPS的輸出功率與功率因素關系密切，在容性負載條件下，UPS的輸出功率可以達到標稱功率，在感性負載條件下，UPS的輸出功率則大大下降。即使在功率因素為0.8（感性）時，其輸出功率也只能達到標稱功率的50%。UPS的負載，一般都是計算機負載，而計算機負載內(nèi)部電源大都是開關電源，在開關電源負載條件下，瞬時功率很高，但平均實際功率卻很小。故一般UPS在開關電源作負載時，其功率因素只能達到0.65左右，而UPS的負載功率因素指標，一般為0.8，按此指標來帶動開關電源負載，就有損壞UPS設備的可能。因此，選擇UPS帶載需考慮以下因素：
1、UPS不宜帶感性負載（如：風機、空調(diào)機、廣播等），因感性負載啟動電流較大，而且工作不穩(wěn)定，使UPS帶載效率較底，長期使用，對UPS控制模塊，功率器件有很大的損壞。
2、三相UPS，三相UPS輸出負載分配盡量平衡，可以減少UPS輸出斜波電流以及輸出零地電壓升高。
3、后備式UPS在逆變器供電時，一般都設有過載和短路自動保護功能，但在市電供電時，一般就靠輸入交流保險來擔當過載保護的任務，所以用戶不可輕易地加大市電輸入保險絲的容量。否則，一旦UPS輸出發(fā)生短路事故時，有可能出現(xiàn)輸入保險燒不斷，印制板上的印制線卻被燒毀的危險現(xiàn)象。
②蓄電池的使用問題
蓄電池在UPS中占有相當重要的地位，因而正確有效維護，可以使電池維持良好的后備供電能力，避免電池過早衰減或報廢。
蓄電池在使用中一般要注意以下問題：
1、嚴禁蓄電池過度放電，如小電流放電至自動關機，人為調(diào)低蓄電池最低保護值等，均可能造成電池過度放電。
2、對于頻繁停電，使蓄電池頻繁放電的地區(qū)，要采取措施，保證蓄電池在每次放電后有足夠的充電時間，防止蓄電池長期充電不足。
3、對于很少停電，蓄電池很少放電的UPS，則要每隔3個月左右人為地斷市電一次，讓蓄電池放電一段時間，防止蓄電池“儲存老化”。
4、要定期檢查蓄電池的端電壓和內(nèi)阻，及時發(fā)現(xiàn)“落后”電池，進行個別處理。
③UPS輕載運行問題
大多數(shù)UPS在50%～100%負載時，其效率最高，當負載低于50%時，其效率急劇下降，因此，當UPS過度輕載運行時，從經(jīng)濟角度講是不合算的。另外，有的用戶總認為，負載越輕，機器運行可靠性就越高，故障率就越低，其實，這種概念并不全面，因為負載輕，雖然可以降低末級功率管被損壞的概率，但對蓄電池卻極其有害。因為過度輕載運行時，一旦市電停電以后，如果UPS沒有深放電保護系統(tǒng)，就可能造成蓄電池過度深放電，造成蓄電池永久性地損壞。
蓄電池過度深放電的原因一般有：
1、長時間的小電流放電。大家都知道，蓄電池所使用的容量與放電電流的大小關系密切，放電電流越小，實際放掉的容量就越多。一般來說，蓄電池的放電容量，必須控制在80%的額定容量以內(nèi)。也就是說，當蓄電池放出額定容量的80%時，就不允許繼續(xù)放電。如果繼續(xù)放電，就會造成蓄電池的深放電，如不及時采取補救措施，就可能造成蓄電池永久性的損壞。
2、長時間的頻繁放電。有的單位和地區(qū)，由于市電停電比較頻繁，就有可能造成蓄電池頻繁放電。如果在蓄電池放完電后，沒有足夠的時間（一般在10h以上）來進行充電，第二次又馬上放電，這樣的次數(shù)多了，就可能造成蓄電池的深放電。
UPS都具有蓄電池最低電壓保護值，但蓄電池的端電壓與放電電流的大小關系基密，放電電流小，其端電壓就高，達到最低保護值時所放出的實際容量就越多。所以，輕載運行的UPS，應盡量避免放電到最低保護值才關機的現(xiàn)象出現(xiàn)。而長延時的UPS則應適當提高放電下限電壓保護值。
④UPS不宜帶載開機和關機
沒有延遲啟動功能的UPS，帶載開機很容易在啟動的瞬間，燒毀逆變器的末級驅(qū)動元件。因為剛開啟時，控制電路的工作還未進入穩(wěn)定狀態(tài)，啟動的瞬間又會產(chǎn)生較大的浪涌電流，末級驅(qū)動元件有可能承受不了。對于采用MOS管作為驅(qū)動元件的UPS來說，更是如此。當負載中包含有電感性負載時，帶載關機也同樣可能引起末級驅(qū)動元件的損壞。因此，不是緊急情況，不要帶載開機和關機。
⑤UPS逆變器正常運行時，禁止用示波器觀察控制電路波形
UPS的核心部件是逆變器，逆變器運行時，請不要用示波器及其他測試工具去觀察控制電路的波形。因為測試時，盡管特別小心，也很難避免表筆與臨近點相碰，更難防止因表筆接上后引起電路工作狀態(tài)的變化。一旦電路工作異常，就有導致末級驅(qū)動元件燒毀的危險。我們在維修中已發(fā)現(xiàn)過多次人為燒毀逆變器的現(xiàn)象。有的是屬于維修經(jīng)驗不足，有的是為了學習，觀察電路波形而引起的。
在實際維修中，確實需要觀察電路波形時，可采用如下措施：
1、將機器置于“測試”狀態(tài)來測試。測試狀態(tài)與機器的實際工作狀態(tài)相似，只要在測試狀態(tài)下觀察的波形正常，一般來說，在機器實際運行時也會正常。目前，大多數(shù)廠家生產(chǎn)的設備都有“測試”這一工作狀態(tài)。
2、人為斷開末級驅(qū)動電路后再行測試：有的機器沒有“測試”這種工作狀態(tài)，對于這類機器就必須人為斷開末級驅(qū)動電路后，再進行測試。但在末級驅(qū)動電路斷開后，有一部分電路不能正常運行，這時就應根據(jù)實際機器的電路，人為制造運行條件，在末級驅(qū)動電路斷開后，控制電路板中各點波形就均可觀察到。
3、將有關板子取下，利用專用測試臺來進行測試。發(fā)現(xiàn)機器某板子有故障，或?qū)⒐收习逍迯秃�，需要驗證該板是否正常時，可用專用測試臺來進行測試，凡在測試臺上測試正常的，一般到機器上運行都不會有什么問題。
一、 UPS電路結(jié)構(gòu)種類
當前技術成熟并已形成產(chǎn)品的各種UPS，就其主電路結(jié)構(gòu)和不停電供電運行機制來看，主要有四大類：
后備式
在線互動式
在線雙逆變在線式
雙逆變在線功率補償式（Telta）逆變
圖(一)、(二)、(三)、(四)分別是以上四種類型UPS的基本電路結(jié)構(gòu)形式。
1、后備式是靜止式UPS的最初形式，因為應用得早，用得廣泛，因而技術和產(chǎn)品都是很成熟的，圖（一）中電路各環(huán)節(jié)的功能為：
充電器：市電存在時，對蓄電池充電并浮充，如果是長延時UPS，就要求它有較強的充電能力，或者外加相應容量的附加充電器。DC-AC逆變器：市電存在時，逆變器不工作；市電掉電時，由它將直流電壓（電池供給）變成符合負載要求的交流電壓，電壓波形有方波、準方波、正弦波三種形式。
輸出轉(zhuǎn)換開關：市電存在時，接通輸入電源向負載供電；市電掉電時，斷開電網(wǎng)，接通逆變器，繼續(xù)向負載供電。 智能調(diào)壓：市電存在時，可調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓。
后備式UPS的性能特點是：
當市電存在時，效率高，可達98%以上；
當市電存在時，輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波取決于負載電流，UPS本身不 產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真；
當市電存在時，輸出能力強，對負載電流波峰系數(shù)、浪涌電流系數(shù)、輸出功率因數(shù)、過載等沒有嚴格地限制；
市電掉電時，輸出有轉(zhuǎn)換時間,一般可做到4ms左右,足以滿足負載要求；
當市電存在時，輸出電壓穩(wěn)定精度差，但能滿足負載要求；
當市電存在時，整機要靠附加濾波電路提高UPS雙向抗干擾功能；
電路簡單，成本低，可靠性高；
由于輸出有轉(zhuǎn)換開關，受切換電流能力和動作時間的限制，UPS輸出功率做大有一定困難，當前面市的后備式UPS多在2KVA以下。
2、在線互動式的在線含意是逆變器處于熱備份狀態(tài)，同時兼顧了對電池充電的功能，提高了后備式UPS的功率容量，減小了市電掉電時的轉(zhuǎn)換時間，提高了對輸出電壓的濾波作用。圖（二）中電路各環(huán)節(jié)的功能如下：
輸入開關：當市電掉電時（指電網(wǎng)失壓），斷開開關，防止逆變器向電網(wǎng)饋電；智能調(diào)壓：市電存在時，可調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓；DC/AC逆變器：此逆變器可雙向逆變，當市電存在時，逆變方向是AC-DC，給電池充電并浮充；市電掉電后，逆變方向為DC-AC，由電池供電，保持UPS繼續(xù)向負載供電。
輸入開關：當市電掉電時（指電網(wǎng)失壓），斷開開關，防止逆變器向電網(wǎng)饋電；智能調(diào)壓：市電存在時，可調(diào)節(jié)穩(wěn)定輸出電壓；DC/AC逆變器：此逆變器可雙向逆變，當市電存在時，逆變方向是AC- DC, 給電池充電并浮充；市電掉電后，逆變方向為DC-AC，由電池供電，保持UPS繼續(xù)向負載供電。
在線互動式UPS的性能特點是：
當市電存在時，效率高，可達98%以上；
當市電存在時，輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波成份取決于負載 電流，UPS本 身不產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真；
當市電存在時，輸出能力強，對負載電流峰值系數(shù)、浪涌電流系數(shù)、輸出功率 因數(shù)、過載等沒有嚴格地限制；
市電掉電時，因為輸入開關存在開斷時間，至使UPS輸出仍有轉(zhuǎn)換時間，但比后備式要小；
市電存在時，輸出電壓穩(wěn)定精度差，但能滿足負載要求；
市電存在時，因為逆變器直接接在輸出端，并且處在熱備份狀況，對輸出電壓尖峰干擾有濾波作用；
電路更簡單，成本低，可靠性高；
逆變器同時有充電功能，省掉了后備式UPS的附加充電器，其充電能力要比附加充電器強的多，當要求長延時供電時，無須再增加機外充電設備；
由于逆變器與輸出直接接在一起，沒有轉(zhuǎn)換開關的限制，所以輸出功率可提高到5-10KVA。
為了進一步改善在線互動式的功能，可在輸入開關和智能調(diào)壓之間串接一個電感，目的在于當市電掉電時，逆變器可立即向負載供電，因為串聯(lián)電感對逆變輸出反饋到電網(wǎng)的電流有很強的抑制作用，避免了輸入開關未斷開時短路逆變器輸出的危險，這樣做可以使在線互動式的轉(zhuǎn)換時間減小到零，使其完全具備雙逆變在線式的轉(zhuǎn)換功能，同時還增加了整個UPS的抗干擾能力。但是，這樣做卻帶來了降低UPS輸入功率因數(shù)的不良后果。
3、雙逆變在線式
當前，絕大多數(shù)在線式，特別是大功率在線式UPS，大都采用了雙逆變電路結(jié)構(gòu)，圖（三）中電路各環(huán)節(jié)功能如下：
逆變器（Ⅰ）：該逆變器為AC-DC單向逆變，當市電存在時，它完成對電池的充電，并通過逆變器（Ⅱ）向負載供電，該逆變器多為整流或可控整流電路；
逆變器（Ⅱ）：該逆變器為DC-AC單向逆變，當市電存在時，它由逆變（Ⅰ）取得功率后再送到輸出端，并保證向負載提供高質(zhì)量的電源；當市電掉電時，由電池通過逆變器（Ⅱ）向負載供電；
旁路開關：平時處在斷開狀態(tài)，當逆變電路發(fā)生故障，或者當負載有沖擊性（例如啟動負載時）或故障過載時，逆變器停止輸出，旁路開關接通，由電網(wǎng)直接向負載供電，旁路開關多為智能型的功率容量很強的無觸點開關。
雙逆變在線式UPS的性能特點如下：
因為不管市電有無，負載的全部功率都由逆變器給出，所以可以向負載提供高質(zhì)量的電源，例如輸出電壓穩(wěn)定精度、頻率穩(wěn)定度、輸出電壓動態(tài)響應、波形失真度等指標，都是比較高的；
市電掉電時，輸出電壓不受任何影響，沒有轉(zhuǎn)換時間；
因為無論市電有無，全部負載功率都由逆變器供出，UPS的功率余量有限，輸出能力不理想，所以對負載提出限制條件，例如輸出電流峰值系數(shù)（一般只達到3:1）、過載能力、輸出功率因數(shù)（一般為0.8）、輸出有功功率小于標定的KVA數(shù)，應付沖擊性負載的能力等；
由于逆變器（Ⅰ）多為整流電路，對電網(wǎng)形成電流諧波干擾，輸入功率因數(shù)低，經(jīng)濾波后，最小的諧波電流成份在10%左右，而輸入功率因數(shù)只有0.8左右，如果在逆變器（Ⅰ）中使用功率因數(shù)校正技術，則可把輸入功率因數(shù)提高到接近1，輸入電流諧波成份也會大幅度降低；
在市電存在時，由于兩個逆變器都承擔100%的負載功率，所以整機效率低，10KVA以下的UPS為80%左右，50 KVA的可達85-90%，100 KVA以上的可達90--92%。
4、雙逆變電壓補償在線式技術是由美國APC Silcon首先提出并在三相大功率UPS中形成產(chǎn)品的，同樣是雙逆變電路結(jié)構(gòu)，同樣是在線工作，但是，由于它成功地把交流穩(wěn)壓技術中的電壓補償原理用到了UPS的主電路中，相對雙逆變在線式UPS，Silcon DP300E系列大功率UPS在適應電網(wǎng)環(huán)境并且不干擾破壞電網(wǎng)、在輸出能力和可靠性等多項UPS主要指標方面都有了新的突破。APC Silcon稱此電路結(jié)構(gòu)為Delta逆變技術。圖（四）中各環(huán)節(jié)的功能為：
逆變器（Ⅰ）：它是一組DC-AC和AC-DC雙向逆變器，它的輸出變壓器（高 頻）的付邊串聯(lián)在UPS主電路中，其功能有三個：
第一：對UPS輸入端進行輸入功率因數(shù)補償，并抑制輸入電流諧波；
第二：與逆變（Ⅱ）一起，完成對輸入電壓的補償，當輸入電壓高于輸出 電壓額定值時，逆變器（Ⅰ）吸收功率，反極性補償輸入輸出電壓的差值，當輸入電壓低于輸出電壓額定值時，逆變器（Ⅰ）輸出功率，正極性補償輸入輸出電壓的差值；
第三：與逆變器（Ⅱ）一起完成對電池的充電和浮充功能。
逆變器（Ⅱ）：該逆變器同樣是DC-AC和AC-DC雙向逆變器，它的功能有四個：
第一：同逆變器（Ⅰ）一起，完成對輸入輸出電壓差值的補償；
第二：同逆變器（Ⅰ）一起完成對電池的充電和電壓浮充功能；
第三：隨時監(jiān)測輸出電壓，保證輸出電壓的穩(wěn)定，對輸出電壓波形失真和輸出電流諧波成份進行補償，使其不對電網(wǎng)產(chǎn)生影響；
第四：當市電掉電時，全部輸出功率由逆變器（Ⅱ）給出，并且保證輸出電壓不間斷，轉(zhuǎn)換時間為零。
圖（五）是雙逆變電壓補償在線式UPS在各種情況下電流和功率傳輸示意圖（這里假定UPS效率為100%）
雙逆變電壓補償在線式的性能特點如下：
因為逆變器（Ⅱ）隨時監(jiān)視控制輸出電壓，并通過逆變（Ⅰ）參與主回路電壓的調(diào)整，所以不管市電有無，都可以向負載提供高質(zhì)量的電源，例如輸出電壓穩(wěn)定度、頻率穩(wěn)定度、輸出電壓動態(tài)響應、波形失真等指標，都是比較高的。
市電掉電時，輸出電壓不受響應，沒有轉(zhuǎn)換時間。并且，當負載電流發(fā)生畸變時，也由逆變器（Ⅱ）調(diào)整補償?shù)�，所以是典型的在線工作方式。
當市電存在時，逆變器（Ⅰ）和（Ⅱ）只對輸入電壓與輸出電壓的差值進行調(diào)整和補償，逆變器承擔的最大功率（當輸入電壓處于上限和下限時）僅為輸出功率的20%（相當于輸入電壓變化范圍），所以功率強度很�。�1/5），功率余量大，這就大大增強了UPS的輸出能力，與雙逆變在線式相比，過載能力增強（200%,1分鐘），不再對負載電流波峰系數(shù)予以限制，可從容地對付沖擊性負載，不再對負載功率因數(shù)進行限制，輸出有功功率可以等于標定的KVA值。
逆變器（Ⅰ）同時完成了對輸入端的功率因數(shù)校正功能，使輸入功率因數(shù)等于1，輸入諧波電流降到3%以下。
在市電存在時，由于兩個逆變器承擔的最大功率僅為輸出功率的1/5，所以整機效率在很大的功率范圍內(nèi)都可達到96%。
在市電存在的情況下（UPS連續(xù)運行時間的99%是有市電的），逆變器功率強度僅為設計值（逆變器Ⅱ）的1/5，所以元器件乃至整機的壽命和可靠性必然大幅度提高。
二、四種電路結(jié)構(gòu)UPS的性能特點
四種結(jié)構(gòu)形式的UPS并存，這是目前UPS技術和市場的現(xiàn)實，這種現(xiàn)象是在對UPS使用要求不斷提高和UPS技術不斷進步的過程中形成的，如果從技術先進性、主要性能指標（對電網(wǎng)的適應能力，輸出能力和可靠性）的優(yōu)劣、輸出功率等級、生產(chǎn)成本、不同的使用場合等方面做一下綜合性的比較，可以肯定，雖然這四種類型的UPS將并存下去，但必然會在使用過程中不斷改進技術，提高性能，當然，優(yōu)勝劣汰也是在所難免的。
但是，由于UPS功能概念發(fā)生了變化,對UPS硬件技術提出更高的要求,這種要求可用"實用、可靠"四個字來概括，換句話說，目前的UPS的各種性能指標，雖然基本上可以滿足作用者的要求，但還有很多局限性和不足之處。
UPS做為一級供電設備，在性能指標方面，應該滿足哪些供電設備（使用者）的要求，應該對負載做出什么樣的承諾呢，就目前情況看，這個問題既明確，似乎是不言而喻的事，但又存在著對使用者的誤導現(xiàn)象，造成在評價一臺UPS性能優(yōu)劣時的好壞不分、良莠不齊的現(xiàn)象。
下面的幾種傾向和觀點是值得研制生產(chǎn)者和使用者注意的：
1、不應該過分追求對常規(guī)指標的高標準要求
所謂常規(guī)指標，是指諸如輸出電壓穩(wěn)定精度、失真度、頻率穩(wěn)定精度、相差（三相）、電壓平衡度（三相）、轉(zhuǎn)換時間（后備式UPS以及在線式向旁路轉(zhuǎn)換）、動態(tài)響應等，這些指標代表了UPS輸出電壓的質(zhì)量。事實上，當前各品牌的UPS在這些指標方面都已達到了很高的標準，對滿足負載的要求來說，已綽綽有余，是否可以這樣說，這些常規(guī)指標是供電設備輸電電壓指標性能必須具備但并不苛刻的條件，可是令人擔心的是，當前一些UPS廠家多以這些指標的高標準做為自己品牌的UPS的質(zhì)量標志，而用戶也常常以這些規(guī)格指標的優(yōu)劣做為評價和決定是否選購的條件。
2、不應該輕視甚至忽視對UPS輸出能力和可靠性的考察
UPS做為一級供電設備，首先要求它在復雜的電網(wǎng)環(huán)境下能正常投入運行，并且不對電網(wǎng)造成干擾和破壞；二是要全面的改善電網(wǎng)質(zhì)量；三是要考察它的輸出能力和可靠性。特別是第一點和第三點，當前的UPS還有很多不足之處。對于電網(wǎng)環(huán)境，輸入電壓可變范圍不夠，（例如±15%）不能適應我國電網(wǎng)電壓
變動幅度較大的實際情況，UPS輸入功率因數(shù)低（例如0.8左右），輸入電流諧波大（≥10%），對電網(wǎng)電壓有干擾和破壞作用，至于輸出能力，存在的局限更明顯，與真正的電網(wǎng)供電能力相比要差得多，例如對特殊負載，諸如強容性負載，強感性負載，非周期性沖擊負載，周期性沖擊負載，負載故障乃至人為誤操作故障所造成的對UPS輸出的破壞性威脅。如果直接用電網(wǎng)供電，電網(wǎng)容量以及配電部件（變壓器、開關、保險等）是可以承受的。而用UPS供電則沒有把握，事實下表是在市電存在的情況下對各類UPS運行參數(shù)的比較，當市電掉電轉(zhuǎn)為由電池供電時，各類UPS都是由DC-AC逆變器供電，運行參數(shù)沒有本質(zhì)的區(qū)別。
