UPS，就是不間斷電源。通常是弱電機房工程子系統(tǒng)之一，是將蓄電池與主機設備相連接，主要用于給設備提供穩(wěn)定、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就是一臺交流式電穩(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 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉(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 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們一起來看下UPS的基礎知識。

一、UPS的基本原理及主要技術參數(shù)

什么是UPS？

利用電池化學能作為后備能量，在市電斷電等電網(wǎng)故障時，不間斷地為用戶設備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。

為什么需要UPS？

市電電網(wǎng)提供的電力供應，看上去正常，可是不可靠:表面正常的電力，實際上危機四伏。

電源中斷

數(shù)據(jù)丟失，通信中斷，商機延誤......

—— 直接損失以每分鐘5000-100000元計

設備停運，儀表失靈，手術中斷......

—— 間接經(jīng)濟損失無法估量

電源污染

瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖

造成服務器、路由器、磁盤陣列 等設備硬件損壞

諧波污染、線間噪聲、頻率漂移

造成網(wǎng)絡傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下

UPS的四大功能

不停電功能——解決電網(wǎng)停電問題

交流穩(wěn)壓功能——能解決網(wǎng)壓劇烈波動問題

凈化功能——解決電網(wǎng)與電源污染問題

管理功能——解決交流動力維護問題

UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控平臺也是UPS的最重要組成部分之一

UPS主要技術參數(shù)

輸入特性：

1、輸入電壓范圍 輸入電壓范圍寬可減小電池放電機會，延長電池壽命。

2、輸入功率因數(shù) 功率因數(shù)低，輸入無功功率大，諧波電流污染電網(wǎng)，影響干擾其它設備。

3、主電源頻率允許范圍。

4、輸入電流諧波分量。（PFC、6/12脈沖變壓器）

輸出特性：

1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%，中小型為2%。

2、輸出瞬態(tài)特性。大型5%，中小型8%。

3、輸出過載能力。（如：過載125% 5MIN;150% 10S)

4、輸出功率因數(shù)。（0.8、0.9、1）

5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。

二、UPS相關配置及計算

UPS系統(tǒng)基本由以下部分組成：

UPS主機

必選功能件(如BCB BOX等)

蓄電池

配套電池柜/架, 電池開關等

功能選件( 如防雷, 監(jiān)控,諧波治理，上出線等)

需要進行的計算：

UPS主機容量計算與選擇

UPS后備電池的容量計算與選擇

UPS容量計算與選擇

首先獲得負載的總功耗,并統(tǒng)一單位到KVA

例如:一般個人計算機負載約200VA，小型服務器負載約1500VA，大中型服務器負載約3000VA

電流I(A安培)及 功耗W（瓦特）與VA的轉(zhuǎn)換關系

VA= I*220

VA= W/0.8(計算時通常考慮20KVA以下為0.7，20KVA以上為0.8)

考慮到UPS運行在60-80%的區(qū)間是最佳運行狀態(tài),一般建議在計算時將上面的結(jié)果除以0.8再一次放大

然后在產(chǎn)品手冊中選取最靠近的功率產(chǎn)品

采用恒功率模式計算方式

W/cell ＝ PL/(N×6×η)

三、UPS供電方案介紹

集中供電方式：

優(yōu)點：可以實現(xiàn)網(wǎng)絡設備資源的等電位控制，減小傳輸誤碼率。

缺點：初期投資大，單機故障影響大。

分散供電方式：

優(yōu)點：方案布置靈活，故障影響小。

缺點：如整個設備不能保持同地線，易引發(fā)干擾。

單機供電

UPS解決方案中最簡單的一種

每一分散地點交流供電系統(tǒng)容量多為6KVA以下

各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護

市電通常就近采用插座輸入

主從機串聯(lián)“熱備份”

適合于中小型網(wǎng)絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

由UPS主機、UPS從機、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成

配電設計和工程施工簡單

優(yōu)點：

兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態(tài)。

對于UPS同步跟蹤性能要求較低。

采用不同型號、不同容量UPS構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。

缺點：

從機長期處于空載運行狀態(tài)、效率低。

從機電池組長期處于浮充狀態(tài)，得到定期帶載放電維護機會少，會影響電池壽命。

從機必須有良好的帶階躍負載能力。

長期運行，主機逆變器=靜態(tài)旁路轉(zhuǎn)換功能良好是關鍵

無擴容功能。

相對于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時間偏低。

模塊并聯(lián)供電

全部交流負載集中供電，由1臺模塊化并聯(lián)UPS供電

模塊化UPS包括：機架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等

適合于中小型網(wǎng)絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

功率模塊配置為N+1冗余，減少了MTTR

共用輸入、輸出、并聯(lián)的電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)

N+1直接并聯(lián)冗余

適合于中大型網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應用場合

由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

系統(tǒng)N+1冗余，可靠性高于單機UPS

易于擴容，維護便捷

是應用最為廣泛的方案

優(yōu)點：

完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯(lián)時可均分負載電流。

良好的擴容性能（N+1）

避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點。

缺點：

對設備本身同步鎖相技術要求高

對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。

對逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高——分相調(diào)節(jié)

UPS必須同型號、同容量。

多臺并聯(lián)時，旁路也需增加“均流電感”

雙母線

解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)配置復雜，投資大，安裝調(diào)試要求高。

原文標題：全套：UPS不間斷電源基礎知識

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審核編輯：湯梓紅