UPS装置容量研究

【摘要】随着计算机应用技术的发展，对设备的连续不断电要求很高。不间断电源（UPS）可以满足当市电停电时，给用电设备供应电力，并且提供稳压、稳频和波形失真度很小的正弦交流电。UPS系统的设计很精密，使市电与电池或变流器之间转换时间很短，UPS系统不仅停电时动作，当电压下陷、电压突波、噪声干扰、尖波、高（低）电压瞬时，设备正常运转的电力出现质量问题时，UPS系统都会自动稳压滤除噪声，给用电设备提供高质量可靠的交流电。

【关键词】UPS；原理；设备选择；电源系统

1、UPS的工作原理。根据工作方式，UPS分为在线式UPS和后备式UPS两类

（1）在线式的UPS由整流器、逆变器、蓄电池组、静态转换开关等部分组成。正常工作时，市电经整流器变成直流电后，再经逆变器变换成高质量的正弦交流电供给负载。当市电出现断电时，蓄电池组向逆变器供电，逆变器把直流电转换成交流电保证负载不断电，并保证负载一段时间的正常工作。在线式UPS的优点是：处于稳压、稳频供电状态，输出电压动态响应特性好，波形畸变小，供电质量优于后备式UPS，大功率有电设备，均使用在线式UPS。在线式UPS的缺点是：结构复杂，成本较高。如图1-1，在线式UPS结构框图

（2）后备式的UPS由充电器、蓄电池组、逆变器、交流稳压器、转换开关等部分组成。市电正常时，逆变器不工作，市电经交流稳压器稳压后，通过转换开关向负载供电，同时充电器电路工作，给蓄电池组充电。当市电掉电时，逆变器启动工作，把蓄电池供给的直流电变换成稳压稳频的变流电，同时转换开关断开市电通路，接通逆变器，向负载供电，并维持一定的时间，减少停电带来的损失。后备式UPS的优点：结构简单，成本低，运行效率高，价格便宜。缺点：输出电压稳压精度差，转换时间长。后备式UPS用在2KVA及以下的小功率用电设备中，如图1-2，后备式UPS结构框图。

2、UPS的功能要求

（1）静态旁路开关的切换时间一般为2-10ms，UPS的后备时间一般为5―10min。当逆变器装置发生故障或者需要停电检修时，应能够使静态旁路开关切换到市电备用电源并正常供电，当负载回路发生过载或者短路时，负载电流超过设定值，静态旁路开关切换到市备用电源，增大短路电流值，使保护装置动作，防止故障加大。当故障排除后，再启动逆变器装置供电。带有频率跟踪功能的UPS装置，当电网频率波动超过设定值时，UPS能够自动与电网解列，当电网的频率和电压恢复到正常范围时UPS能够自动并网供电，减少各次谐波对电力网功率因数的污染，提高电网供电质量。（2）当使用旁路供电通道供电时，逆变器的频率和相位要与市电锁相保持同步。（3）三相UPS输出负荷不平衡度，既三相UPS中最大一相和最小一相负载的基波（工频50Hz）方均根电流的差值，不应超过UPS额定电流的25%，最大相的线电流不应超过其额定值。（4）三相UPS输出系统输出电压的不平衡系数（负序分量与正序分量之比）不应超过5%。输出电压的总波形不应超过5%（单相输出不应超过10%）

3、UPS设备的容量选择

（1）UPS设备输出功率（视在功率），按下列条件选择，当UPS给电子计算机设备供电时，单台UPS的输出功率应大于等于电子计算机所有设备额定功率（视在功率）总和的1.5倍。UPS给其他用电设备供电时，应达到最大计算负荷的1.3倍。负荷的最大冲击电流要小于等于UPS设备的额定电流的150%。

（2）UPS供电时间，要按下列条件选择，为了保证用电设备能够按照正常操作顺序进行停机，蓄电池的额定放电时间需按停机所需最长时间来确定，可取8―15min。当供电系统中有备用电源时，为了保证用电设备供电的可靠性和连续性，蓄电池的额定放电时间应按等待备用电源启动正常投入供电的来时间考虑，可取10―30min。当备用电源中设有应急柴油发电机组时，UPS供电时间可以适当减少一点。当用电设备有特殊要求条件时，蓄电池额定放电时间要根据负荷特性来确定，以保证电设备能够连续工作。

4、UPS系统类型。根据用电设备对供电可靠性、连续性、稳定性和电源诸参数质量的要求，不间断电源UPS宜采用以下集中类型

各种UPS系统类型有不同的特点。单一式不间断电源系统，因只有一个UPS电源设备，用于系统容量较小，可靠性要求不高的场所。冗余式不间断电源系统，因UPS电源设备中增设一个或几个UPS电源装置作备用，确保了供电的连续性用于系统容量较小系统中。并联式不间断电源系统，可组成大型UPS供电系统，供电可靠性高，运行比较灵活，便于检修。并联冗余式不间断电源系统，可组成大型UPS供电系统，供电可靠性高，运行灵活，便于检修，用于互联网数据中心、银行的清算中心等重要场所。

结论

UPS主要用于中断供电时间不允许超过豪秒级的不允许中断供电的，用电负荷，为监控中心、消防中心，实时性计算机数据处理系统，互联网数据中心，银行清算中心、证券交易系统等提供服合容量要求的高品的无时间中断的交流电源。

参考文献

[1]任元会等.《注册电气工程师专业复习指导书》.中国电力出版社，2010年

[2]《民用建筑电气设计计算及示例》.中国计划出版社，2012年

[3]《工业与民用配电设计手册》.第三版式.中国电力出版社，2008年

[4]《变频器原理与应用》.国防科技大学出版社，2009年