UPS的功能與作用

UPS是不間斷電源(UninterruptiblePowerSystem)的英文名稱的縮寫，它伴隨著計算機的誕生而出現(xiàn)，是計算機常用的外圍設備之一。實際上，UPS是一種含有儲能裝置，并以逆變器為主要組成部分的恒壓恒額的不間斷電源。UPS在其發(fā)展初期，僅被視為一種備用電源。后來，由于電壓浪涌、電壓尖峰、電壓瞬變、電壓跌落、持續(xù)過壓或者欠壓甚至電壓中斷等電網(wǎng)質量問題，使計算機等設備的電子系統(tǒng)受到干擾，造成敏感元件受損、信息丟失、磁盤程序被沖掉等嚴重后果，引起巨大的經(jīng)濟損失。因此，UPS日益受到重視，并逐漸發(fā)展成一種具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓浪涌等功能的電力保護系統(tǒng)。

目前在市場上可以購買到種類繁多的UPS電源設備，其輸出功率從500VA到3000kVA不等。當有市電供給UPS的時候，UPS對市電進行穩(wěn)壓(220V±5%)后為計算機供電。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。因UPS設計的不同，UPS適應的范圍也不同，UPS輸出電壓在±10-15%的變化一般屬正常的計算機使用電壓。當市電異常或者中斷時，UPS立即將機內(nèi)電池的電能通過逆變轉換供給計算機系統(tǒng)，以維持計算機系統(tǒng)的正常工作并保護計算機的軟硬件不受損失。

UPS的分類與特點

UPS電源按其工作方式可分為后備式和在線式兩大類，按其輸出波形又可分為方波輸出和正弦波輸出兩種。后備式UPS電源在市電正常供電時，市電通過交流旁路通道再經(jīng)轉換開關直接向負載提供電源，機內(nèi)的逆變器處于停止工作狀態(tài)。這種UPS電源在實質上相當于一臺穩(wěn)壓性能極差的市電穩(wěn)壓器。它除了對市電電壓的幅度波動有所改善外，對市電電壓的頻率不穩(wěn)、波形畸變以及從電網(wǎng)串入的干擾等不良影響基本上沒有任何改善。只有當市電供電中斷或低于170V時，蓄電池才對UPS的逆變器供電，并向負載提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電源。后備式UPS電源的優(yōu)點是運行效率高、噪音低、價格相對便宜，主要適用于市電波動不大、對供電質量要求不高的場合。

在線式UPS電源在市電正常供電時，首先將市電交流電源變成直流電源，然后進行脈寬調制、濾波，再將直流電源重新變成交流電源，即它平時是由交流電經(jīng)整流后又以逆變器方式向負載提供交流電源。一旦市電中斷，立即改由蓄電池以逆變器方式對負載提供交流電源。因此，對在線式UPS電源而言，在正常情況下，無論有無市電，它總是由UPS電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了所有由市電電網(wǎng)電壓波動及干擾帶來的影響。顯而易見，在線式UPS電源的供電質量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因為它可以實現(xiàn)對負載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉換到蓄電池供電時，其轉換時間為零。方波輸出的UPS電源帶負載能力差(負載量僅為額定負載的40-60%)，不能帶電感性負載。如所帶的負載過大，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流人負載中的容性電流增大，嚴重時會損壞負載的電源濾波電容。

正弦波輸出的UPS電源的輸出電壓波形畸變度與負載量之間的關系沒有方波輸出UPS電源那樣明顯，負載能力相對較強，并能帶微電感性負載。不管那種類型的UPS電源，當它們處于逆變器供電狀態(tài)時，除非迫不得已，一般不要滿載或超載運行，否則會使UPS電源的故障率明顯增多。

UPS與負載的匹配

有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)來表示其輸出功率，如500W、1kw等;有的UPS用伏安(VA)或者千伏安(kVA)來表示其輸出功率大小，如3000VA、5kVA等。VA與W的一般換算關系為：瓦是伏安的0.8倍，如3kVA=2.4kw。UPS是線負載供電用的，每一種UPS都有特定的輸出功率能力。如3kVA的UPS，其最大輸出功率是3kVA或者2.4kw，此時就要求接到這臺UPS上的設備的耗電功率總和不能超過2.4千瓦。通常設備都標明了耗電功率(或者額定功率)，此時就應當使所有接到UPS上的設備的額定功率加起來不超過UPS的輸出功率，這種方法通常就叫做UPS輸出功率與負載耗電功率的匹配。但有些設備的啟動功率是額定功率的3-5倍(例如打印機的額定功率為200W，則在計算負載匹配時要按5×200W=1000W進行折算)。除了打印機以外的其他計算機外部設備，通常啟動功率略大于額定功率，故考慮匹配時最好按UPS輸出功率的80%進行負載匹配。

標準的UPS未加外接電池前，在它的輸出功率與負載耗電功率完全匹配(即全負載)的情況下，一般從市電中斷時算起可供電約6-10分鐘(具體數(shù)值每個型號的UPS說明書上都有記載)。如果以負載耗電功率只有UPS輸出功率的一半計算(習慣叫半負載或者50%負載率，如1000W的UPS接入500W的負載)，則可供電12-25分鐘，不同負載量時的UPS供電時間大約可參照負載減半時間加倍的方式計算。使用注意事項正確使用UPS電源，不但可以減少UPS發(fā)生故障的機會，而且能夠有效地延長其使用壽命。

平常應當注意以下幾點：

(1)使用UPS電源時，應嚴格遵守廠家的產(chǎn)品說明書的有關規(guī)定，保證UPS所接市電的火線、零線順序符合要求。

(2)配備UPS的主要目的是防止由于突然停電而導致計算機丟失信息和破壞硬盤，但有些設備工作時是并不害怕突然停電的(如打印機等)。為了節(jié)省UPS的能源，打印機可以考慮不必經(jīng)過UPS而直接接入市電。如果是網(wǎng)絡系統(tǒng)，可考慮UPS只供電給主機(或者服務器)及其有關部分。這樣可保證UPS既能夠用到最重要的設備上，又能節(jié)省投資。

(3)不要超負載使用UPS。UPS電源的最大負載量應該是其標稱負載量的80%(如1000w的UPS，按80%負載率即800W去匹配負載：1000VA的UPS按80%換算成800W之后再按80%負載率即640W去匹配負載)。如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，常造成逆變?nèi)龢O管的擊穿。此外，在使用UPS時，嚴禁接諸如日光燈之類的感性負載，而只能接純電用或較小的電容性負載。

(4)開關機時應當注意開關機的順序：開機時先開UPS，稍后(最好是滯后1-2分鐘，讓UPS充分進入工作狀態(tài))再開通負載的電源開關，而且負載的電源開關要一個一個地去開通：關機時順序正好相反，先一個一個地關掉負載的電源開關，再關掉UPS。UPS要長期處于開機狀態(tài)，而計算機等負載則每次要用才開機，用完后只要關掉計算機等負載的電源開關即可。

(5)不要頻繁關閉和開啟UPS電源。

一般要求在關閉UPS電源后，至少要等待6秒鐘后才能再開啟UPS電源，否則，UPS電源可能處于“啟動失敗”的狀態(tài)，即UPS電源處于既無市電輸出又無逆變器輸出的不正常狀態(tài)。

(6)UPS內(nèi)電池內(nèi)的電能有可能因某種原因而耗盡或者接近耗盡。為了補償電池能量和提高電池壽命，UPS要進行及時的、較長時間的連續(xù)充電(通常不少于48小時，可以帶或者不帶負載)，以避免由于電池衰竭而引起故障。新購置或存放很久的UPS，在使用前，應先充電12小時。長期存放不用的UPS，每隔3個月，充電12小時，若處于高溫地區(qū)，每隔2個月充電一次。UPS不充電就使用，會損壞蓄電池。