| 摘要：本文为“UPS供电系统的设计”讲座的第五讲，以电信机房为例进行探讨，从供电系统的配置到电信机房用UPS的主要特点逐一进行了阐述，供业界人员参考。 |
2.3 高可利用率
这里所说的"高可利用率"是指UPS供电系统应该为电信设备提供能充分发挥其技术潜力的电源运行环境，也就是说，UPS供电系统不应该是只能保证向电信设备提供100%的不中断供电的能源系统，它更应该是能确保电信设备不会因为UPS的供电质量不高而处于降额使用状态的净化型高质量供电系统。大量的运行实践表明，迫使电信设备进入降额使用状态的重要原因是误码率偏高。误码率偏高会导致电信网的运行速度大大下降，而造成电信网误码率高的重要原因之一是来自通讯网供电系统的各种干扰。
有的用户曾做过如下实验:当采用双隔离变压器输出(交流旁路通道十逆变器输出通道)的UPS向电信网供电时，其数据传输率为每秒20个数据包;当改用零线对地线电位偏高的某型号UPS向同一电信网供电时，其数据传输率仅为每秒8个数据包(这意味着造成电信网系统的实际可利用率几乎下降60%左右)。造成此类"麻烦"的原因是在后一种UPS的供电系统中出现了调制干扰。由此可见，不同类型的UPS供电系统只能为电信网提供不同级别的抗干扰保护，它们为电信网可能提供的可利用率水准也会相差很大。这样一来，摆在UPS用户及UPS应用设计人员面前的重要任务之一是应该高度重视各种电源干扰对电信网的高效运行所可能带来的潜在威胁，寻求一种可向电信网设备提供纯净、稳定的UPS供电系统。
2.4 高整机效率
在UPS中采用了半导体器件和蓄电池，这些环节对温度都非常敏感。众所周知，这些环节的各项指标都是在25℃时给出的，例如蓄电池在温度上升l0℃时，其寿命就要降低一半。机器在工作中不可避免地要消耗能量，并把这些能量最后以热的形式释放出来，为了提高机器的寿命就必须将这些热量散发出去，但任何散热的方式都是有限制的，因而排出的热量也是有限的，所以降低设备功耗是最有效的办法。
由于双变换型UPS属于串联调整式结构，负载100%的能量都要通过整流器和逆变器，而它们都要消耗一定的能量，系统效率难以提高。非在线式UPS虽然可以提高效率，但却牺牲了电压的稳定度和抗干扰功能。三端口UPS属于并联调整式结构，虽然可提高效率，但轻载时输入功率因数太低，空载时的功率因数几乎为0。在线互动式UPS的效率可以很高，但目前其最大容量只有5kVA。
具有Delta变换器结构的串并联调整式UPS在功能上又提高了一步，可以将整机效率提高到97%，这就比双变换式UPS提高了5%，但在可靠性方面就低了一些。
2.5 电磁兼容能力
所谓电磁兼容，通俗地说就是机器对外来的各种电磁干扰的承受能力和对外施加电磁干扰的限制能力。一般来说，UPS对外来各种电磁干扰的承受能力比较强，但对外施加电磁干扰的限制能力较差，尤其是那些质量不高的小功率UPS。
UPS对外的干扰源有整流器、逆变器和辅助电源。整流器的对外干扰在前面已作了简单的讨论，此处仅对后两者作一介绍。
逆变器是UPS的核心，也是对外最强的干扰源。因为当前的UPS逆变器几乎都是脉宽调制(PWM)工作方式。其波形幅度相等、频率固定、宽度可变的脉冲链，对于l0kHz的调制频率来说，50Hz的每半波中就有100个方波脉冲，而且每个方波的前后沿都非常陡(一般都小于0.1μS)，这就意味着其发射频率高于10MHz，形成强烈的干扰。
在中大功率设备中，UPS的辅助电源多采用脉宽调制型开关电源，其开关频率一般在20kHz左右，加之有变压器和电感，也会形成传导干扰和辐射干扰，不过由于它的功率比较小，所以其干扰程度远比逆变器小。
UPS供电系统应具有较强的抗人为灾害和自然灾害的能力，以防在出现突发性事故时造成电信网运行的瘫痪。UPS供电系统是否具有高“保安度”，其系统设计方案和配置是十分重要的。
2.6 防雷击、抗高能浪涌的功能
雷击、闪电及电网上的高能浪涌严重威胁着UPS供电系统和电信网络的安全。如无相应的保护措施，将造成UPS供电系统及电信网络的硬件和软件的损坏。UPS应具有这方面的保护电路，其指标应符合国家及国际安全规范标准。
2.7 过载能力强
由于机房内的计算机、交换机等负载属于整流型负载，在启动时往往有较大的瞬态冲击电流，如果UPS的过载能力不强，有可能导致系统不能正常安全运行。一般双变换式和在线互动式UPS可以在125%过载时维持lOmin，而后转到旁路供电。
2.8 足够大的电流峰值系数
通信用的UPS，其所接负载大多是整流型负载，要向UPS的输出电压索取脉冲电流，而且索取电流的相位也都集中于电压峰值附近的30%以内。如果设备很多，电流叠加就很严重。若UPS输出电流峰值系数不足够大，就会因UPS供不出所需电流而使电压严重波动，影响负载设备的正常工作。一般双变换式UPS的电流峰值系数大多为3:1。
2.9 足够宽的输出功率因数范围
对于一般用交流电压工作的负载电路而言，在其输入功率因数未被补偿的情况下，它不但向UPS索取有功功率，而且还吸收无功功率，所吸收有功功率和无功功率的比例差不多是1:1，往往有时候无功功率比有功功率还要大。一般计算机的输入功率因数在0.6～0.7之间，比如功率为l0kVA的计算机群:
①在输入功率因数为0.6时，需要有功功率6kW，无功功率8kvar;
②在输入功率因数为0.7时，需要有功功率7kW，无功功率7.1kvar;
③输出功率因数仅标0.8的10kVAUPS可以给出有功功率8kW，无功功率6kvar。
由于满足不了上述的要求，UPS将因过载而转入旁路供电。
一般UPS启动稳定后才闭合负载开关，负载启动时有一个很大的冲击电流，一般UPS由于承受不了这种冲击而转到旁路供电，待负载稳定后可由旁路切换回来，这个过程对几十千伏安以上的UPS来说需要1min以上。在这段时间里，负载就完全由市电供电，一旦这时市电有一个大的干扰(比如雷电脉冲等)，就会给负载造成故障。并联调整式UPS却能在过载到200%时维持1min，这就在很大程度上保证了负载初期加电时的安全性。(未完待续)
责任编辑：小柯
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