UPS电源技术与应用

UPS定义 

不间断电源：当交流电网输入发生异常时，可继续向负载供电，保证电源质量。 

①初期是一种动态的不间断电源，市电驱动发电机，电动机带动发动机发出交流电，利用飞轮惯性，在市电变化时，由于飞轮的巨大惯性对电压的瞬时变化没有反应，保证输出电压的稳定。（依靠动能储存的飞轮来延长市电断电时的供电时间势必收到限制） 

②市电整流后，一路给蓄电池充电，另一路为直流电动机供电，直流电机又拖动交流发电机输出稳定，稳频的交流电。（这种存在噪声大，效率低，切换时间长和笨重的缺点） 

③静态UPS，依靠需电磁存储能量，通过静止逆变器变换电能维持负载电能供应。（体积小，重量轻，噪声低，操作方便，效率高，后备时间长） 

UPS分类方法很多,按输出容量大小可分为:小容量10kV· A以下）UPS、中容量（10～100kV ·A）UPS和大容量（100kV· A以上）UPS；按输入、输出电压相数不同可分为单进单出型UPS、三进三出型UPS和三进单出型UPS;按输出波形不同可分为：方波JPS、梯形波 UPS 和正弦波 UPS；但人们习惯上按UPS 电政各结构形式进行分类,可分为后备式UPS、互动式 UPS和在线式UPS。 

1.2.1 后备式UPS（passive stand-by UPS） 

指交流电正常时，稳压装置对负载供电；异常时，电池通过逆变器对负载供电。（静态UPS的最初形态）以市电供电为主。 

1.2.2 在线式UPS（online UPS） 

指交流电正常时，通过整流、逆变装置对负载供电；异常时，电池通过逆变器对负载供电。（又称双变换在线式或串联调整式UPS） 

 1.2.3 互动式UPS 

指交流电正常时，通过稳压装置对负载供电，变换器只对电池充电；异常时，电池通过变换器对负载供电。（又称在线互动式UPS或并联补偿式UPS） 

1.3.1 输入指标 

输入电压范围：说明UPS产品适合什么样的供电制式（交流电压是单相还是三相，输入交流电压数值，对电网电压变化的适应范围） 

输入频率范围：输入交流电频率及允许变化范围 

输入功率因数及输入电流谐波成分： 

线性电路的功率因数（power factor）：cos φ表示（φ是正弦电压和正弦电流间的相差角） 

非线性电路，输入电压是正弦波，但是输入电流不一定是正弦波，因此对非线性电路要考虑电流畸变：FP=P/S (FP为功率因数，P为有功功率，S为视在功率) 

若定义基波电流有效值与非正弦电流有效值之比为畸变因数，则电流畸变因数d（distortion）为：I1,2……n，表示1，2，……，n次谐波电流有效值。 

若再假设基波电流与电压的相位差为φ，则功率因数PF=P/S=UI1cosφ/UI=dcosφ 

即，非线性功率因数为畸变因数与位移因数之积。 

输入功率因数是指UPS整流充电器的输入功率因数和输入电流质量，表示电源从电网吸收有功功率的能力及对电网的干扰。（输入功率因数越高，输入电流谐波成分含量越小，表征该电源对电网的污染越小） 

1.3.2 输出指标 

输出电压： 

①标称输出电压值：单相输入单相输出型UPS或三相输入单相输出型UPS为220V；三相输入三相输出型UPS为380V，采用三相三线制或三相四线制输出方式。 

②输出电压（精度/范围）：输出电压变化的大小。对于后备式和互动式UPS，输出电压（精度/范围）应在198~242V范围内，对于在线式UPS，输出电压精度应该符合 

③动态电压瞬变范围：指UPS在100%突加减载时或执行市电旁路供电通道与逆变器供电通道的转换时，输出电压的波动指，应≤5%。 

④电压瞬变恢复时间（transient recovery time）：在输入电压为额定值,输出接阻性负载，输出电流由零至额定电流和额定电流至零突变时，输出电压恢复到（220士4. 4)V范围内所需要的时间。后备式和互动式UPS的电压瞬变恢复时间应≤60ms,在线式UPS 电压瞬变恢复时间应符合下表要求。 

⑤输出电压频率：频率跟踪范围（交流供电时，UPS输出频率跟踪输入频率变化的范围）应满足48~52HZ，且范围可调。频率跟踪速率（UPS输出频率和输入交流频率出现偏差时，输出频率跟踪输入频率变化的速度）应在0.5~2HZ/s范围内。当工作在逆变器输出状态时频率（稳定度），应不宽于（50±0.5）HZ。 

⑥输出（电压）波形及失真度：针对正弦波输出UPS而言的（后备式多为方波，在线式一般为正弦波）。指输出电压谐波有效值的二次方和平方根与基波有效值的比值。 

⑦输出电压不平衡度：互动式UPS输出电压幅值不平衡度≤3%，相位偏差≤2°，在线式UPS输出电压幅值不平衡度≤3%，相位偏差≤1°。 

输出容量：输出电压的有效值与输出电流最大电流有效值的乘积，也称视在功率。 

输出过载能力：可承受瞬时过载的能力与时间。 

输出电流峰值系数：当 UPS 输出电流为周期性非正弦波电流时，周期性非正弦波电流的峰值与其有效值之比。UPS 输出电流峰值系数应≥3。 

并机负载电流不均衡度：指当两台以上 (含两台) 具有并机功能的 UPS 输出端并联供电时，所并联各台中电流值与平均电流偏差最大的偏差电流值与平均电流值之比，应≤5%。此值越小越好，说明并机系统中的每台 UPS 所输出的负载电流的均衡度越好。 

1.3.3 电池指标 

蓄电池额定功率：小型后备式 UPS 多为 24V，通信用 UPS 的蓄池电压为48V，某些大中型 UPS 的蓄电池电压为 72V、168V 或220V 等。 

蓄电池的备用时间：使用时间。 

蓄电池类型：多采用阀控密封式铅酸蓄电池。 

蓄电池充电电流限流范围：其典型值为 10%~25%的标称输入电流。 

1.3.4 其他指标 

1.4.1 高频化 

高频化一方面指逆变器开关频率的提高。 

1.4.2 绿色化 

1.4.3 智能化