浅析UPS

前言

随着我国改革开放和现代化建设事业的不断发展，以计算机网络技术、现代全球化通信技术和高精尖的精密加工工业的发展而带动起来的信息化产业正以前所未有的速度发展着。所有这一切对当今的社会发展、经济和金融活动，甚至对我们每个人的生活质量都带来了极其深刻的影响。现在已为人们愈来愈认识到的事实是：由于计算机和通信设备等为代表的非线性负载在运行过程中所产生的"谐波污染"造成当今的普通电网的供电质量的普遍恶化。大量的运行实践说明：电网电压和频率的急剧波动，供电的瞬时和长期中断，在电网上所出现的各种人们无法预料和控制的干扰和高能浪涌，都有可能造成计算机的硬件损坏或导致计算机的计算错误和数据丢失。

一、UPS概述

UPS是不间断电源（Uninterruptible PowerSystem）的英文名称的缩写。在计算机和网络系统应用中，主要起两个作用：一是应急使用，防止电网突然断电而影响正常工作，给计算机系统造成损害；二是消除市电网上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、暂态过电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。

二、UPS基本原理

在此我们以在线式正弦波输出UPS为例，介绍一下UPS的系统构成及基本工作原理。

UPS主要由主路、旁路、电池等等电源输入电路；进行AC/DC转换的整流器（REC）；进行DC/AC转换的逆变器（INV）；逆变和旁路输出切换电路以及蓄电池五部分组成。

UPS工作原理如图4所示，其中，空气断路器Q1控制主路交流电源输入；整流器（REC）将交流电变成直流电；逆变器（INV）进行DC/AC变换，将整流器或蓄电池提供的直流电变换成交流电，经过逆变和旁路切换开关输出。蓄电池组在交流停电时通过逆变器向负载供电。输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。另外，要求对负载供电不间断而对UPS内部进行维修时，可使用维修旁路开关Q3。

图4 UPS工作原理框图

三、UPS并机系统

航班安全至关重要，空管设备一秒钟都不能停，因此，UPS供电系统使用越来越广泛，要求也越来越高。

所谓并机冗余式UPS就是将两台或多台UPS的输出端直接短接在一起，同时给负载供电，每台UPS均分负载，没有主从机之分，当一台UPS的逆变器出故障时，立即自动脱机，负载由余下的UPS均分，不存在切换问题 。

但要实现并联技术必须解决以下几个问题：1、各UPS逆变器输出波形保持同相位，同频率； 2、各UPS逆变器输出电压一致 ；3、各UPS能均分负载 ；4、环流问题 。以下我们就以1+1并机系统为例来分析实践中是如何克服以上困难的。

两台具有相同额定输出功率和相同型号的UPS要组成一个1+1并机系统，最主要的就是需要各配置一块并机逻辑控制板，将两台UPS的逆变器输出端直接并联起来而形成直接并机冗余式供电系统。而系统中的并机控制板主要完成以下4种功能：

1、 完成并机系统之间的逻辑切换的控制功能，保证并机系统的协调工作。

2、 利用并机板的频率和相位调控总线来获得两台UPS之间的频率差和相位差的比较信号，并据此发出频率和相位的微调控制命令，从而使得两台UPS在同时同步跟踪同一市电的过程中，两台UPS逆变器输出的相位差为最小。

3、利用并机板的电流调控总线来获得两台UPS的输出电流的均流不平衡度信号，并据此发出逆变器输出电压幅值的微调控制信号，从而使得两台UPS单击输出的电流总是各位1/2负载电流，实现对负载的均流供电。

4、利用并机板中的环流检测电路，随时检测可能出现的环流的幅值大小和流动方向，并据此发出相应的逆变器输出电压的频率、相位和幅值的调控信号，从而减小环流。

四、UPS电池的维护

电池是保障UPS设备不间断供电的核心设备，负载设备对供电质量的要求也决定了对电池的要求。因此正确对蓄电池组进行维护保养，是保证负载设备稳定工作的关键。

在日常对电池的维护保养中一定要做到以下几点：

1、机房温度要控制在20-25℃。

2、定期对蓄电池进行检查，如有性能异常，池壳、盖子龟裂、变形等损伤及漏液发生时，要及时更换。

3、要定期检查蓄电池的端电压和内阻，及时发现"落后"电池，进行个别处理。

4、要定期对电池组进行放电一般每3个月一次，以防止蓄电池“储存老化”，使用寿命缩短，无法达到设计使用寿命。

结束语

根据我国国家标准GB2387-89的规定，对于需配置ups不间断电源的计算机机房，所提供的交流电源至少应满足（380v/220v、50hz、三相五线制/三相四线制）：电源电压的波动应小于±5%、电源的频率波动应±0.2hz、电源的波形失真度应小于±5%。此外，还要求所配置的UPS电源在长期运行过程中，可能产生的任何瞬态供电中断时间控制在小于4～8毫秒的范围之内。这些都是监控UPS是否正常运行的重要参数。而我们日常的巡视或维护后所得到的技术参数都要认真与出厂技术参数进行比对，如果有异常就要及时找到故障隐患，确保UPS工作在最佳状态。