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走近UPS

来源:机房360 作者:hang编辑 更新时间:2016-8-26 14:37:08

摘要:UPS(UninterruptiblePowerSystem),称之为不间断供电电源,是一种将蓄电池与主机相连接,通过逆变器等模块电路将直流电转换成市电的供电系统设备。当市电输入电压正常时,UPS通过稳压电路等将市电稳压后供应给负载使用,同时市电还为UPS的蓄电池组进行充电;当市电中断(发生事故停电)时,UPS则将蓄电池组中的直流电能,通过逆变电路向负载提供工频220V交流电,维持负载正常工作。

  1UPS发展现状

  UPS(UninterruptiblePowerSystem),称之为不间断供电电源,是一种将蓄电池与主机相连接,通过逆变器等模块电路将直流电转换成市电的供电系统设备。当市电输入电压正常时,UPS通过稳压电路等将市电稳压后供应给负载使用,同时市电还为UPS的蓄电池组进行充电;当市电中断(发生事故停电)时,UPS则将蓄电池组中的直流电能,通过逆变电路向负载提供工频220V交流电,维持负载正常工作。UPS在其发展初期,仅被视为一种备用电源。后来,由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题,使计算机等设备的电子系统受到*,造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果,引起巨大的经济损失。因此,UPS受到了广泛地重视,并且逐渐发展成为一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频*、防电压浪涌等功能的电力安全保护系统。在21世纪,随着通信事业、计算机网络技术的高速发展,UPS的地位日益提高,技术突飞猛进,正在其行业以及其设备中发挥着重大作用。

  目前,UPS的制造技术经过长时间的发展,较为成熟,国内外各大UPS制造厂商均可以提供如下三种主流的UPS机型:

  1) 在线式(Online)UPS供电系统,这种在线式UPS供电系统可以提供了十分理想的输出性能。它的电路结构如图1所示,由于市电电压始终保持着对UPS中的蓄电池组的充电状态,负载由蓄电池组经过逆变器输出供电,所以,这种UPS始终进行着在线运行的状态,当市电发生故障时,旁路开关并不会动作。

  图1在线式UPS电路结构图

  2) 在线互动式(Interactive)UPS电源,这种机型的UPS一般是由市电直接向负载供电,只有当市电电压小于150V,或者市电电压大于264V时转换开关才开始动作,UPS向负载输出经逆变器输出的高质量电压。当市电供电正常时,市电经过电池充电电路为蓄电池组充电。其电路结构如图2所示。

  图2在线互动式UPS电路结构图

  3) 离线式(Off-line)UPS电源:离线式UPS主要应用于个人电脑等中小功率应用场合中。其电路结构如图3所示,当市电电压出现故障时,转换开关动作,系统自动切换到电池经过逆变器输出供电。系统的逆变器仅仅在电源发生故障时才开始工作,电池充电器在市电正常时工作在为电池充电状态。

  图3离线式UPS电路结构图

  2UPS的应用场合

  由于电网的不稳定,电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网电能质量的问题,使得计算机等设备的电子系统受到*,造成敏感元器件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉,轻则造成未能及时存盘的资料丢失,影响工作效率,重则引起巨大的经济损失等严重后果。此时,UPS所体现的作用尤为突出,在市电异常时,UPS可以在短时间内维持设备的正常工作,为设备正常的数据存储提供保障,保护了计算机设备中重要的数据资料。

  随着信息技术的发展,UPS不单可以直接应用在计算机设备上,许多配有计算机的设备或与数据存储相关的应用场合也都配用UPS。目前在市场上可以购买到各种UPS电源设备,其输出功率从500VA到3000kVA不等,在各种功率等级的应用场合均能看到UPS的身影。大型的网络数据中心,由于其用电量大、对可靠性指标要求较高,所以一般选择价格高昂的中大功率UPS,以保证其工作的可靠性。而在一些小型的终端设备,UPS设备的应用更加广泛,比如购物中心的收银系统、3G网络的机站、各大银行的自动存取款机设备等。

  对于一些特殊的重要场合,采用较高性能、高品质的UPS产品尤为重要,例如萧山机场新建的T3航站楼数据中心。杭州萧山国际机场是华东地区第三大国际机场,是国内重要干线机场、重要旅游城市机场和国际定期航班机场,也是上海浦东国际机场的主备降机场。T3国内航站楼的建成,使得萧山机场候机楼总面积和停机位数量均比原来增加一倍。T3航站楼的数据中心将担负着保障设备正常运转、航班精确显示、信息安全可靠的重任。若因电网的异常造成数据中心数据的丢失,将会直接产生上亿元的经济损失。因此,一个高效、可靠的供电保护系统对于保障数据中心不间断地正常运行起到十分关键的作用!在T3航站楼数据中心建设过程中,萧山机场对其所需UPS产品的要求近乎苛刻:由于场地面积有限,要求所选产品必须满足现场空间条件要求;并且所选产品在保障安全可靠性的前提下具备先进的性能参数。通过专家组的讨论,杭州萧山国际机场采用了伊顿电力专家9395系列UPS产品。该产品具有极高的效率,即使在半载的情况下也具有超过93%的的系统效率。同时与那些需要特殊的输入滤波器才能达到7%谐波的传统UPS产品相比,它在保证极高的系统效率的前提下,输入电流谐波*可以控制在3-5%以下。该UPS特点也使得它对冷却系统的要求也很低,完全做到环保节能。这一特点能够帮助客户从传统UPS带来的能源浪费中解脱出来,节约更多能源消耗,为用户节约日常运行费用的同时也做到了绿色环保。高性能、高品质的UPS也为T3航站楼在春运等各类客流量高峰期间提供了安全可靠的电力保护。

  3UPS的选购

  UPS的选择应按照用电设备对供电可靠性、连续性、稳定性和电源诸参数的要求,根据按负荷大小、运行方式、电压及频率的波动范围、允许中断供电时间、波形畸变系数及切换波形是否连续等各项指标确定。用户根据需要选择一台合适的UPS主要可以参考以下6点技术参数:

  1) 市电电压输入范围:即为UPS系统所允许的市电电压变化范围,也就是保证UPS不转入电池逆变供电模式的市电电压范围。范围的宽窄表明UPS对市电利用能力的强弱,UPS的市电电压输入范围宽,可以减少电池放电,市电利用能力强,UPS的适应性越好。一般UPS的输入电压范围应该在160V~270V之间或者更宽;

  2) 输出电压、频率范围:范围的宽窄表明UPS对市电调接能力的强弱.输出是否稳定,输出电压一般可设置为220V、230V或240V,频率范围一般为50/60Hz±3Hz;

  3) 波形畸变率(THD):衡量输出电压波形的稳定性,较高的THD值会造成对电网的污染,破坏周边设备;

  4) 电压稳定度:当UPS突然由零负载加到满受载时,输出电压的稳定性;

  5) 转换时间:UPS从市电切换到电池状态或从电池状态切换到市电所需要的时间;

  6) 输出功率因数:主要考核UPS带非线性负载的能力。

  这几项参数表明了UPS对负载的保护能力以及对市电的利用率。性能越好,保护能力也越强,UPS的性能也越好。如伊顿公司最新推出的9PX系列UPS,它的效率可以高达98%,提供了同级别产品中最高的输出效率,有效地削减了能源消耗和制冷成本;0.9的输出功率因数使它比同类产品能多供应28%的电能给负载并且与具有相当VA额定值和更低功率因数的其他UPS产品相比,9PX可为更多的服务器供电。优越的性能也使9PX系列UPS自面市以来取得了傲人的销售成绩,深受广大用户的喜爱。

  一般来说,在电力品质优良的应用环境中(如个人住宅区以及商业区),电力异常的现象并不常发生,计算机等IT设备可以使用离线式的UPS产品,以降低购置成本。但是如果电力品质不佳的应用环境(如工业区、偏远郊区、动力设备附近等),且软硬件设备资料不容许因电力品质问题而故障,则最好是选用在线式的UPS产品,可以提供设备更加完善、可靠的电力保护。在家庭、办公室等个人计算机的应用场合中,一台500W的后备式UPS就完全可以保证您在停电时有足够的时间存盘关机避免文件丢失。

  4结论

  随着IT系统逐步走向集中管理,企业对UPS电源保护系统的应用将更加深入。UPS的应用已经呈现从单机运行的结构向冗余结构变化,从注重系统的可靠性向注重系统的可用性变化,从单纯不间断供电系统向保证整个IT运行环境变化等趋势。而随着信息技术、电子技术、新型材料、控制技术的发展,各种先进技术已广泛应用在UPS的设计开发和生产过程中,UPS的技术趋于向智能化、数字化、高频化、高功率密度化、模块化、绿色化等发展方向。


责任编辑:hang

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