UPS電源的基本知識，這些你都知道嗎？

導語：為什么要用UPS

有一個常見的錯誤概念，認為我們使用的市電，除了偶爾發(fā)生的斷電事故，是連續(xù)而且恒定的，其實不然。市電系統(tǒng)作為公共電網(wǎng)，上面連接了成千上萬各種各樣的負載，其中一些較大的感性、容性、開關電源等負載不僅從電網(wǎng)中獲得電能，還會反過來對電網(wǎng)本身造成影響，惡化電網(wǎng)或局部電網(wǎng)的供電品質(zhì)，造成市電電壓波形畸變或頻率漂移。另外意外的自然和人為事故，如地震、雷擊、輸變電系統(tǒng)斷路或短路，都會危害電力的正常供應，從而影響負載的正常工作。根據(jù)電力專家的測試，電網(wǎng)中經(jīng)常發(fā)生并且對電腦和精密儀器產(chǎn)生干擾或破壞的問題主要有以下幾種：
1、電涌（powersurges）：指輸出電壓有效值高于額定值110%，而且持續(xù)時間達一個或數(shù)個周期。電涌主要是由于在電網(wǎng)上連接的大型電氣設備關機時，電網(wǎng)因突然卸載而產(chǎn)生的高壓。2、高壓尖脈沖（highvoltagespikes）：指峰值達6000v，持續(xù)時間從萬分之一秒至二分之一周期（10ms）的電壓。這主要由于雷擊、電弧放電、靜態(tài)放電或大型電氣設備的開關操作而產(chǎn)生。3、暫態(tài)過電壓（switchingtransients）：指峰值電壓高達20000V，但持續(xù)時間界于百萬分之一秒至萬分之一秒的脈沖電壓。其主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖，只是在解決方法上會有區(qū)別。4、電壓下陷（powersags）：指市電電壓有效值介于額定值的80%至85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時間達一個到數(shù)個周期。大型設備開機，大型電動機啟動，或大型電力變壓器接入都可能造成這種問題。5、電線噪聲（electricallinenoise）：系指射頻干擾(RFI)和電磁干擾（EFI）以及其它各種高頻干擾。馬達的運行、繼電器的動作、馬達控制器的工作、廣播發(fā)射、微波輻射、以及電氣風暴等，都會引起線噪聲干擾。6、頻率偏移（frequencyvariation）：系指市電頻率的變化超過3Hz以上。這主要由應急發(fā)電機的不穩(wěn)定運行，或由頻率不穩(wěn)定的電源供電所致。7、持續(xù)低電壓（brownout）：指市電電壓有效值低于額定值，并且持續(xù)較長時間。其產(chǎn)生原因包括：大型設備啟動和應用、主電力線切換、啟動大型電動機、線路過載。8、市電中斷（powerfai1）：指市電中斷并且持續(xù)至少兩個周期到數(shù)小時的情況。其產(chǎn)生原因有：線路上的斷路器跳閘、市電供應中斷、電網(wǎng)故障。對于電腦來說，顯示器及主機工作都需要正常的電力供應。尤其是內(nèi)存，對電源的要求更高。它是一種依賴電能的存儲設備，需要不斷的刷新動作來保持存儲內(nèi)容。一旦斷電，所保存的內(nèi)容立即消失。如果非正常斷電，導致內(nèi)存中的信息來不及保存到硬盤等存儲設備上，就會造成信息因完全丟失或變得不完整而失去價值，從而浪費大量的工作精力、時間、甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。而UNIX這樣的操作系統(tǒng)，如果不正常關機，內(nèi)存中的系統(tǒng)信息沒有回寫到硬盤上，還可能造成系統(tǒng)崩潰，無法再次啟動。此外，電腦中的硬盤，雖然應用的是磁存儲介質(zhì)，不會因斷電而損失信息，但突然的電力故障會使正在進行讀寫工作的硬盤物理磁頭損壞，或者系統(tǒng)文件在維護文件系統(tǒng)時，造成文件分配表錯誤，從而造成整個硬盤的報廢。另外，現(xiàn)在的操作系統(tǒng)大都能設置虛擬內(nèi)存，由于突然的斷電，使系統(tǒng)來不及取消虛擬內(nèi)存，從而造成硬盤中的“信息碎片”，不僅浪費了硬盤存儲空間，還會導致機器運行緩慢。電腦電源是一種整流電源，過高的電壓可能會造成整流器燒毀。而電壓尖脈沖和暫態(tài)過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進入主機板，影響機器的正常工作，甚至燒毀主機線路?？傊?，電力問題是計算機工作的重大威脅。但是隨著計算機和網(wǎng)絡應用的日益重要和廣泛，安全可靠的電源已是網(wǎng)絡設計和管理人員不得不認真面對的重要問題?！靶枰巧鐣l(fā)展的第一推動力”，在這種背景下，UPS(不間斷電源）應運而生，并伴隨電力電子技術的發(fā)展，不斷推陳出新，在十數(shù)年間，不僅造就了一個嶄新的產(chǎn)業(yè)，而且隨著時間的推移更將有蓬勃的發(fā)展和燦爛的前景。何為UPSUPS（UninterruptiblePowerSystem），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷(事故停電)時,UPS立即將機內(nèi)電池的電能,通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS作為保護性的電源設備，它的性能參數(shù)具有重要意義，應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬，則表明對市電的利用能力強（減少電池放電）。輸出電壓、頻率范圍小，則表明對市電調(diào)整能力強，輸出穩(wěn)定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩(wěn)定性,而電壓穩(wěn)定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時，輸出電壓的穩(wěn)定性。還有UPS效率、功率因數(shù)、轉(zhuǎn)換時間等都是表征UPS性能的重要參數(shù)，決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好，保護能力也越強，總的來說，離線式UPS對負載的保護最差，在線互動式略優(yōu)之，在線式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時，應根據(jù)負載對電力的要求程度及負載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。不間斷電源（UPS）種類UPS大致可分成三種：離線式（OffLine），在線式（Online）和在線交互式（Lineinteractive）。
1、什么是離線式不間斷電源（OffLineUPS）離線式不間斷電源如上圖所示。平常市電通過旁路直接向負載供電。只有在停電時，才通過逆變器將電池能量轉(zhuǎn)換為交流向負載提供電力。離線式不間斷電源的特點：當市電正常時，離線式UPS對市電沒有任何處理而直接輸出至負載，因此對市電噪音以及浪涌的抑制能力較差；存在轉(zhuǎn)換時間；保護性能最差；結(jié)構簡單、體積小、重量輕、控制容易、成本低。
2、什么是在線式不間斷電源（On-LineUPS）在線式UPS平常由逆變器輸出向負載供電，只有當UPS發(fā)生故障、過載或過熱時才會轉(zhuǎn)為由旁路輸出給負載。在線式UPS的特點：輸出的電力經(jīng)過UPS的處理，輸出電源品質(zhì)最高；無轉(zhuǎn)換時間；結(jié)構復雜，成本較高；保護性能最好，對市電噪音以及浪涌的抑制能力最強。
3、什么是在線交互式不間斷電源（LineinteractiveUPS）在線交互式UPS平常由旁路經(jīng)變壓器輸出給負載，逆變器此時做為充電器。當斷電時逆變器則將電池能量轉(zhuǎn)換為交流電輸出給負載。

在線交互式UPS的特點：
具雙向性轉(zhuǎn)換器設計，UPS電池回充時間較短；存在轉(zhuǎn)換時間；控制結(jié)構復雜，成本較高；保護性能介于在線式與離線式UPS之間，對市電噪音和浪涌的抑制能力較差。不間斷電源（UPS）供電時間多長才合適UPS能在電力異常時有足夠的時間實施應急措施。一般而言5-10分鐘的后備時間就足夠了。如果需要較長的后備時間，可以購買具有長延時功能的UPS。不間斷電源（UPS）的容量如何計算目前市場上銷售的不間斷電源（UPS）多以VA作為容量單位。V是電壓，A是電流，V×A就等于功率，即不間斷電源的容量。例如，一臺425VA的不間斷電源，如果其輸出電壓為110V，則該UPS能夠提從的最大電流為3.86A，超過此電流值就是超載（Overload）。另一種表示功率的方法是W，W表示實功，VA表示虛功。兩者之間的差別在于功率因數(shù)。功率因數(shù)一般在為0.6到0.8之間，若低于0.5則UPS設計不佳，在選購UPS時，應考慮功率因數(shù)問題。
如何延長不間斷電源（UPS）的供電時間延長不間斷電源的供電時間有兩種方法：
1、增加電池容量。可以根據(jù)所需供電的時間長短增加電池的數(shù)量，但是采用這種方法會造成電池充電時間的相對增加，同時也會增加相應的維護設備的數(shù)量、增大產(chǎn)品體積，造成UPS整體成本提高。
2、選購容量較大的UPS。采用這種方法不僅可以降低維修成本，如果需要擴充負載設備，較大容量的不間斷電源仍可正常工作。
什么是電源監(jiān)控軟件？
電源監(jiān)控軟件是與不間斷電源（UPS）配合使用，用以提高不間斷電源的效能。用戶在使用不間斷電源過程中，通過該軟件能夠準確掌握不間斷電源的工作狀態(tài)，記錄市電的穩(wěn)定狀況供技術人員進行分析。沁市電中斷或電池供電終止時可以自動進行文檔儲存、系統(tǒng)關閉以及關閉UPS等功能。新一代電源監(jiān)控軟件還具有UPS遠端監(jiān)控和UPS定時開關機等功能。購買UPS時必須購買相應的監(jiān)控軟件嗎為了提高并有效的發(fā)揮UPS的全部效能，選擇一套UPS監(jiān)控軟件是必須的。一般用戶最希望知道的是市電輸入及電池狀態(tài)是否正常。當市電發(fā)生異常，又未安裝相應的電源監(jiān)控軟件時，如果用戶在現(xiàn)場，可以利用UPS提供的電源采取應急措施，如儲存文檔、關閉系統(tǒng)等。但是如果市電發(fā)生異常，又未安裝監(jiān)控軟件，而用戶又不在現(xiàn)場，當UPS電池供電耗盡時，輕則造成資料的流失，重則造成電腦與周邊設備內(nèi)部元件損壞。因此購買UPS時，最好同時購買電源監(jiān)控軟件廖實現(xiàn)完善的電力保護?，F(xiàn)在很多品牌的UPSA強調(diào)管理功能，這適用于一般用戶嗎過去個人電腦用戶大多使用DOS操作系統(tǒng)處理個人資料。當市電異常時，資料的流失僅僅僅局限于個人資料而已。但對于目前流行的電腦網(wǎng)絡系統(tǒng)，如WINDOWS、NT、UNIX而言，系統(tǒng)擔負著整個工作站資料的管理與使用，即使是知暫的斷電，對系統(tǒng)本身所造成的破壞以及大量資料的流失也是無法估量的。所以用戶應當從自身未來發(fā)展的角度出發(fā)，在選購不間斷電源（UPS）時，應當把網(wǎng)絡管理功能考慮進來。不間斷電源的通訊接口有哪些目前市場上銷售的不間斷電源（UPS）采用的通訊接口有以下幾種：繼電器連接；RS-232接口；AS400接口；SNMP接口；USB接口。其中AS400接口主要是針對IMB電腦設計的。而SNMP則能夠使UPS無須通過電腦設備就可以連上網(wǎng)絡，同時通過網(wǎng)絡對UPS進行監(jiān)控。繼電器連接與RS-232接口是最常見的，現(xiàn)將其功能簡單介紹如下：繼電器連接方式，能夠使UPS能過監(jiān)控軟件監(jiān)控市電是否正常，電池電壓是否過低，同時提供自動儲存文檔和系統(tǒng)關閉等功能。RS-232通訊間接口除了具有繼電器方式連接的全部功能以外，還可以通過監(jiān)控軟件實時監(jiān)控不間斷電源的電壓、電流、頻認、負載容量等，并且可以設置UPS開關機時間與廣播功能。USB（萬用串行接口）是今后通訊接口的發(fā)展趨勢，目前使用USB接口的使用將越來越普遍。不間斷電源（UPS）使用何種電池目前市場上銷售的不間斷電源（UPS），絕大多數(shù)采用密封式免維護鉛酸電池。電池的使用壽合一般有多長不間斷電源的供電來源其內(nèi)部的電池放電。電池老化的原因除了外部環(huán)境因素以外，還有電池內(nèi)部化學變化等因素。即使是將電池長期放置不用，電池角會出現(xiàn)老化現(xiàn)象。一般經(jīng)驗而言，電池的使用壽命2-3年。電池如何保養(yǎng)定期對電池充放電是電池保養(yǎng)的關鍵。如果用戶選購的UPS具有電池監(jiān)測功能，UPS可以定期自動執(zhí)行該功能。強果用戶的UPS不具備此項功能，可以將UPS電源輸入端的插頭拔掉，模擬市電中斷，再觀察電池放電時間是否足夠長？如果發(fā)電時間不足，則應考慮更換電池，以保證當電源中斷時電池有足夠的放電時間，保證檔案的儲存和系統(tǒng)的完全關閉。何處可更換電池當用戶選購的UPS需要更換電池時，可以與該產(chǎn)品的服務商或經(jīng)銷商聯(lián)系。什么是SNMPSNMP是簡易網(wǎng)絡管理協(xié)定（SimpleNetworkManagementProtocol）的英文縮寫。該協(xié)議能夠使UPS以其周邊設備能夠不通過電腦而直接連上網(wǎng)絡，納入網(wǎng)絡系統(tǒng)管理。高檔的UPS通常具有SNMP網(wǎng)絡管理介面，可讓該UPS很容易的連上網(wǎng)絡。什么是隔離變壓器儀器設備與普通的UPS配合使用時，經(jīng)常會因為零地電壓的原因造成儀器設備誤動作。為避免這種情況的出現(xiàn)，高檔的UPS針對這個問題，設計出具有隔離變壓器的UPS，經(jīng)過特殊的設計可以使輸出的零地電壓小于1伏，從而避免上述問題的發(fā)生，除此這外，隔率變壓器還具有噪音濾波等功能。

什么是Boost和BuckBoost是升壓，Buck是降壓。當市電電壓過低或過高時，穩(wěn)壓器將過低或過高的電壓升高或降低至規(guī)定的范圍之內(nèi)，使UPS或相關設備正常運行。什么是AVRAVR是AutomaticvoltageRegulation（自動調(diào)壓）的英文縮寫。選購在線式（on-line）UPS上應注意什么選購在線式（on-line）UPS時應注意以下事項：UPS是否具有高功率因數(shù)。如果UPS的負載為感性或容性負載，應當選擇采用全橋軟開關變換器的UPS。某些電腦或精密儀器設備對UPS輸出中線至大地之間的電壓值有特殊要求。例如，有些儀器設備要求該電壓值小于3V，有些甚至要求小于1V。在選購UPS時需要考慮這個問題。我們所說的UPS就是不間斷電源，它的英文全稱為UninterruptiblePowerSystem。UPS是伴隨著計算機的誕生而出現(xiàn)的，作為計算機的外圍設備，UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護設備，它可以解決現(xiàn)有電力的斷電、地電壓、高電壓、突波、雜訊等現(xiàn)象，使計算機系統(tǒng)運行更加安全可靠?，F(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，并且正在迅速地走入家庭。UPS有多少種類通常我們把UPS依設計架構區(qū)分為三種，即后備式、在線式及線上互動式。UPS依輸出波形區(qū)分為：方波、正弦波及階梯波。純凈的市電就是標準的正弦波，是最理想的波形；方波的高次諧波量較多，會影響精密儀器的工作；階梯波是方波的特殊形式，它介于方波與正弦波之間，這種波形輸出的UPS適合對電源要求不特別嚴格的負載使用。UPS依容量區(qū)分為小型UPS：10KVA以下；中型UPS：10KVA以上，100KVA以下；大型UPS：100KVA以上。種類繁多的UPS在電池供電狀態(tài)下區(qū)分不大，都為逆變器輸出，主要區(qū)別在于市電狀態(tài)下的工作狀態(tài)。此時，在線式仍為逆變器輸出，有獨立的充電電路；線上互動式（或稱在線互動式或線上交互式）為直接輸出或市電經(jīng)變壓器耦合輸出，此時逆變器為充電器；后備式為直接輸出或市電經(jīng)變壓器耦合輸出，此時逆變器不工作有單獨的充電電路。購買UPS時應考慮哪些因素一臺UPS至少可以使用3年以上。用戶在挑選UPS電源時，應根據(jù)自己的要求來確定挑選標準，選擇最適合使用的UPS，而不是最便宜的或最高檔的。一般來說，應就負載設備所處理資料的重要性、各種用電設備對電源質(zhì)量的要求、安裝與空間要求及其經(jīng)濟預算等因素綜合考慮，同時也要考慮UPS的重量和體積大小合適?？偟膩碚f，用戶應該考慮三個因素：即技術性能、服務保證和產(chǎn)品價格。如何選購UPS步驟1：先確認你需要何種類型的UPS就中國目前的電力狀況而言，UPS是一種非常必要的電源保護設備，不同的用戶對UPS類型的需求也是不同的，如：重要設備須選用性能優(yōu)異，安全系數(shù)極高的在線式機種，在線式UPS功能完善，能抵抗來自電網(wǎng)上的各種侵害，如高壓、尖峰、浪涌、雜訊干擾等等，輸出純凈的電源，時刻保護您的負載。網(wǎng)絡用戶除選用在線式外，亦可考慮線上互動式UPS。線上互動式UPS雖種類較多，品質(zhì)良莠不全，但象山特的Inter系列UPS，通過電源軟件監(jiān)測網(wǎng)絡環(huán)境，管理網(wǎng)絡電源，也是很適合網(wǎng)絡使用的。個人及家庭用戶可以考慮選用后備式機型，后備式UPS價格低廉，外形輕巧，是個人電腦理想伙伴。它在從市電切換到電池供電時的轉(zhuǎn)換時間小于10毫秒，而PC機具有儲存電能的電容，可忍受小于20毫秒的停電轉(zhuǎn)換時間，所以不會影響PC機的正常使用。步驟2：確定你所需要的UPS功率（VA）值列出所有需保護的設備，別忘了顯示器、主機、外掛硬盤等。每一設備的電壓及電源數(shù)據(jù)可在其背板上找到，把兩者相乘即可獲得（VA）伏安值。有些設備用瓦特（W）表明電能需要，將瓦數(shù)乘以1.4即可獲得大致的伏安值。把所有部件的VA值匯總；將匯總值加上30%的預留擴充容量，以備系統(tǒng)升級時使用。步驟3：確定負載設備所需要的備用時間斷電時，負載設備只需進行存盤、關機操作，建議選擇標準型UPS。斷電時，負載設備仍需進行長時間運轉(zhuǎn)，應當選擇長效型UPS。步驟4：選擇一個好品牌的UPS是非常重要的，原因是：好品牌的UPS，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。售后服務周到、及時。一臺UPS的使用壽命至少有3年，所以最好選擇能提供3年保修服務的品牌。另外銷售與維修服務網(wǎng)點覆蓋面的大小也是購買時需考慮的因素，這可以保證對產(chǎn)品的及時維護及維修。好品牌UPS的廠商珍惜產(chǎn)品聲譽，對用戶的承諾言而有信。如何正確使用UPS？正常開機程序由于一般負載在啟動瞬間存在沖擊電流，而UPS內(nèi)部功率元件都有一定的安全工作區(qū)范圍，盡管我們在選用器件時都留有一定的余量，但是過大的沖擊電流還是會縮短元器件的使用壽命，甚至造成元器件損壞，因此在使用時盡量減少沖擊電流帶來的損害。一般UPS在旁路工作是抗沖擊能力較強，我們可以利用這特點在開機時采用以下方式進行，先送市電給UPS，使其處于旁路工作，在逐個打開負載，先開沖擊電流較大的負載，再開沖擊電流較小的負載，然后UPS面板開機，使其處于逆變工作狀態(tài)。開機時千萬不能將所有負載同時開啟，也不可帶載開機。關機順序關機順序如下，先逐個關閉負載，再將UPS面板關機，使UPS處于旁路工作而充電器繼續(xù)對電池組充電，如果不需要UPS輸出，將UPS完全關閉，再將輸入市電斷開即可。后備式UPS的使用后備式UPS在市電正常情況下，皆為旁路供電，只靠輸入保險絲起保護，如用戶使用時不注意這點，而超載使用，雖然市電狀態(tài)下UPS還可繼續(xù)工作，但是當市電異常轉(zhuǎn)電池逆變工作時，就會因過載保護而關機。嚴重時會造成UPS損壞，以上情況都會造成輸出中斷，給用戶帶來一定的損失。因此在使用后備式UPS時應特別注意不要超載使用。長效型UPS的使用長效型UPS由于采用外接電池組以延長供電時間，所以，外接電池的好壞直接影響到UPS的放電時間。因此在使用長效型UPS是應特別注意電池的使用和保養(yǎng)，關于電池使用保養(yǎng)請參閱以后內(nèi)容。由于長效型UPS外置電池與UPS主機是分開的，相互間由電池連線相連，一般正常使用時不會有什么問題，但是當用戶在裝機（山特C系列3K以上機器必須由專業(yè)人員安裝）或移機時就需要進行重新連線，在連線時因注意以下幾個問題：①電池連接時電壓極性要正確；②電池與主機之間的連線先不要連接，等UPS市電輸入產(chǎn)生充電電壓后再連接，即UPS先上市電，再接電池（后備長效機以及山特C系列6KS以上機器則應該先連接電池否則無法開機）。