UPS供电方案与应用

1 电源技术现状与发展

电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源技术已逐步发展成为一门多边学科互相渗透的综合性技术学科。它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。

2 UPS电源应用

2．1 UPS技术要求

通过实践证明，要使UPS始终处于良好的工作状态，就必须严格地按照技术要求安装和使用UPS。在首次使用前应将UPS内的电池组充足、充满电，使用后应尽量少开关UPS，更不能带负载开关UPS；应定期将UPS做人工放电，不断激活机内电池组，延长电池组的使用寿命；每台UPS的负载最好控制在该UPS额定输出功率的75％以下，但也不能太低。只要平时对UPS认真维护，做到以上几项，就能使设备的用电无后顾之忧。

2．2 容量的确定

选择UPS最关键的一步是根据所连接设备的耗电量确定UPS的容量(功率)。计算UPS功率一般有三种途径。

一、检查设备背后的铭牌。

二、使用UPS厂商提供的表格。

最后、还可以用安培表进行测量，这种方法最为准确。

2．3 UPS供电

几乎所有的标准UPS都能在满负荷状态下提供5到10分钟之间的电源供应。您可以非常粗略地估计它在半负荷下能支持10到20分钟。

2．4 应用在网络系统的UPS

UPS其附加价值即为其在网络上的应用能力，是否拥有网络环境的监控软件可选购成为网络UPS的必备考虑，并且UPS监控软件功能的强弱也成为选择UPS的另一考虑重点了。

监控软件在网络上的运作要考虑：可多种作业平台操作，在网络上的计算机可能面临的各类计算机会有不同的操作系统。因此想要作网络监控即必需整合不同的作业平台；需适用于LAN、WAN及Internet运作，无论是何种网域(LAN、WAN或Internet)，UPS监控软件均需能运作，监控具有保密性，此点是网络上使用监控软件必须具备的功能，否则网络的安全性会受到更严重的威协。在网络上使用的UPS，除了需有上述功能外，对于任何一种电源事件的发生。

3 全方位构建UPS供电系统方案

现在，有成千上万台的服务器、路由器和磁盘阵列等“互联网集群设备”被集中安装在同机房内，其所需的“供电电源功率密度叫艮大。为确保各种信息网络能获得lOO％的高“可利用率”，以便向它的网络用户提供高速、安全和可靠的信息资源增值服务，根据不同用户的具体需求，采用“量体裁衣”式的“个性化叫艮务方式，为用户提供UPS供电系统的全方位解决方案、工程施工建议及完善的售后服务保障体系。

3．1 热备份并联供电系统

扩充UPS平均无故障时间的方法可选择热备份方案。即当主机或其中l台UPS出现故障时，辅机或另外一台UPS不间断地向负载提供电源，确保重要设备在任何时刻均由UPS供电。热备份有串联热备份及并联热备份之分。串联热备份灵活性高、安装简单、无须调整、不外加附加电路、可作成N+1热备份等优点。但主机静态旁路开关出现故障时，整个系统可能中止供电、主机一直处于满载工作、备机蓄电池长期浮充状态等也是该方案存在的缺点。

并联热备份的主要优点是瞬间过载能力强，可分期扩容及单台均分担负载功率等。但因要求负载均分也存在调试困难、并机柜系统出现故障将中断系统供电等不利因素。基于有功无功偏差控制的并联新技术使并机热备份越来越受重视，系统的可利用率可达到99．99％以上。目前个别进口品牌UPS可达到并机不需调试均分负载及无通信控制电缆连接等功能。

3．2 主从并联供电系统

主从并联方式是采用一台主机做工作机，从机处于运行方式，但不带负荷，从机的输出接于主机的静态旁路输入。当主机回路有故障时，其静态旁路投入工作，从机带负荷运行。此种并联方式的可靠性依赖于电子转换开关的可靠性和静态旁路转换控制板的质量。这两个部分如有问题，将造成主从机之间无法切换，从而造成负荷停电，故此种运行方式适用于负荷对电源的可靠性要求不太高的场合。主从并联的优点在于接线简单，主、从机可以不是同一型号的机型，容量可以不一样，并保证了负荷与外电网的隔离。

3．3 冗式“双总线”供电系统

这种由2路／多路市电组成冗余式市供电系统，分为双总线输入／输出两种。它对输入电源进行调控。具有监视电源实时运行状态，阻止受干扰等功能。尽管当今的“1+1”型UPS冗余供电系统的可靠性已达很高的水平(其平均无故障工作时间达几百万小时)。从UPS输出端到最终用户的设备输入端仍存在故障隐患或“单点瓶颈”故障隐患。对于要求极高的场所中，双总线输出也会提高电源的质量和可靠性。

3．4 “N+10型UPS冗余并机系统

目前的技术条件下，采用“N十1p型UPS冗余并机供电方案是消除UPS供电系统出现“单点瓶颈”故障的最佳方案。它是在确保各台UPS单机的输出处于电压幅度相同，输出频率和相位相同的条件下，将“N+l”台具有相同输出功率的UPS单机的输出端并联起来，共同向具有N台UPS单机输出功率的用户负载供电。正常工作时，由“N+lV台UPS来平均分担负载电流。万一某台UPS出故障时，在并机控制信号的调控下，在将有故障的UPS'‘自动脱机”的同时，由剩下的N台UPS继续供电。显而易见，对于带双路输入的关键性设备来说，我们只需将从“N+1／／型UPS冗余并机供电系统所输出的两路电源分别连接到它们的两个输入端即可。

4 结束语

实践证明，电源质量得到前所未有的改善。设备选用适合的供电方案后再没有因为市电电压波动、杂波干扰和外电倒电。同时由于UPS独特的功能，正受到各行各业各个领域的重视，从而奠定了它在电源领域不可忽视的地位。目前电源技术人员对UPS的拓扑结构，使用的器材和材料，采用的控制方法和手段等方面的研究仍在深入，旨在提高UPS产品的性能，拓宽其应用领域，提高其可靠程度，增强其适应能力。