深入了解UPS不间断电源，这篇文章真的说透了

UPS，全称Uninterruptible Power System，是一种先进的电力保障设备，具有不间断供电能力。内置储能装置如电池组，能在主电源中断时迅速接管，保护负载设备。其核心部件是逆变器，能将直流电转为交流电，输出稳定电压和频率，为电子设备提供高质量电力保障。UPS广泛应用于计算机、网络系统等领域，尤其在数据中心、医院、银行等关键场所不可或缺。此外，UPS还具备多种安全保护功能，确保设备安全。总之，UPS是一种高效、稳定、安全的电力保障设备，能避免电力中断带来的损失。下面本文就带大家更深入了解UPS不间断电源。

▌01 UPS的作用、功能和结构

（1）ups的作用

市电电网提供的电力供应，看上去正常，可是不可靠:表面正常的电力，实际上危机四伏。

电源中断：

● 数据丢失，通信中断，商机延误......—— 直接损失以每分钟5000-100000元计

● 设备停运，仪表失灵，手术中断......—— 间接经济损失无法估量

电源污染：

● 瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲造成服务器、路由器、磁盘阵列 等设备硬件损坏

● 谐波污染、线间噪声、频率漂移造成网络传输误码率大增，数据传输速度低下

（2）UPS的四大功能

不停电功能——解决电网停电问题

交流稳压功能——能解决网压剧烈波动问题

净化功能——解决电网与电源污染问题

管理功能——解决交流动力维护问题

（3）UPS系统结构

监控平台也是UPS的最重要组成部分之一。

▌02 UPS主要技术参数及相关配置计算

（1）UPS主要技术参数

输入特性：

1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。

2、输入功率因数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其它设备。

3、主电源频率允许范围。

4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）

输出特性：

1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。

2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。

3、输出过载能力。（如：过载125% 5MIN;150% 10S)

4、输出功率因数。（0.8、0.9、1）

5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。

（2）UPS相关配置及计算

UPS系统基本由以下部分组成：

● UPS主机

● 必选功能件(如BCB BOX等)

● 蓄电池

● 配套电池柜/架, 电池开关等

● 功能选件( 如防雷, 监控,谐波治理，上出线等)

需要进行的计算：

● UPS主机容量计算与选择

● UPS后备电池的容量计算与选择

（3）UPS容量计算与选择

首先获得负载的总功耗,并统一单位到KVA

例如:一般个人计算机负载约200VA，小型服务器负载约1500VA，大中型服务器负载约3000VA

电流I(A安培)及 功耗W（瓦特）与VA的转换关系

● VA= I*220

● VA= W/0.8(计算时通常考虑20KVA以下为0.7，20KVA以上为0.8)

考虑到UPS运行在60-80%的区间是最佳运行状态,一般建议在计算时将上面的结果除以0.8再一次放大

然后在产品手册中选取最靠近的功率产品

● 采用恒功率模式计算方式 W/cell ＝ PL/(N×6×η)

▌03 UPS供电方式

集中供电方式：

优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。

缺点：初期投资大，单机故障影响大。

分散供电方式：

优点：方案布置灵活，故障影响小。

缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。

单机供电：

● UPS解决方案中最简单的一种

● 每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下

● 各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护

● 市电通常就近采用插座输入

主从机串联“热备份”

● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合

● 由UPS主机、UPS从机、电池系统、配电系统组成

● 配电设计和工程施工简单

优点：

两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。

对于UPS同步跟踪性能要求较低。

采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。

缺点：

从机长期处于空载运行状态、效率低。

从机电池组长期处于浮充状态，得到定期带载放电维护机会少，会影响电池寿命。

从机必须有良好的带阶跃负载能力。

长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键

无扩容功能。

相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。

模块并联供电：

●全部交流负载集中供电，由1台模块化并联UPS供电

● 模块化UPS包括：机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等

● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合

● 由机架、UPS功率模块、电池模块、配电系统组成

● 功率模块配置为N+1冗余，减少了MTTR

● 共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统

N+1直接并联冗余

● 适合于中大型网络、数据中心、大楼集中供电、工业厂矿等应用场合

● 由直接并机的N+1台UPS、电池模块、配电系统组成

● 系统N+1冗余，可靠性高于单机UPS

● 易于扩容，维护便捷

● 是应用最为广泛的方案

优点：

完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。

良好的扩容性能（N+1）

避免了“串联”热备份方式的缺点。

缺点：

对设备本身同步锁相技术要求高

对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。

对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节

UPS必须同型号、同容量。

多台并联时，旁路也需增加“均流电感”

双母线：

解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂，投资大，安装调试要求高。

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来源：网络

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