选用和配置UPS时应注意的几个问题（张广明） 摘要　随着计算机和网络的快速发展和广泛应用，UPS市场已经进入了一个成熟阶段。如 何去选择和配置UPS经成为用户最关心的问题。本文主要介绍了UPS的功能和物理性能指标， 指出了用户选用UPS应注意的一些问题。 关键词　UPS　指标　选择 随着计算机及网络技术的飞速发展和广泛的应用，对供电质量提出了更高的要求，不 停电供电系统——UPS已逐渐成为供电系统中的关键环节。纵观我国UPS市场，特点之一是 增长速率高，特点之二是UPS厂商竞争激烈，包括国产和进口近百种品牌。但对使用者来 说，绝大部分单位和部门是首次使用，对UPS技术和使用维护方面还显得生疏，因此在选 用时就不免存在一些问题，本文将就如何评价一台UPS的优劣，以及如何根据使用要求合 理配置等方面谈几点看法。 1UPS性能指标的分类和使用的一般要求 使用者首先应对UPS的功能和各项指标有一个全面清晰的了解，这是正确地选择UPS的 必要条件。 UPS的功能可概括为： ·当市电掉电时，不间断地向负载继续供电； ·要具有电网的输出能力，并全面地改善供电质量； ·当供电系统（包括Upe）有故障时，能给负载（特别是计算机和网络系统）以全面 的保护。 根据其功能的要求，UPS性能指标可分为以下四个方面： （1）对电网的适应能力 这指的是UPS必须能在当地电网条件下正常运行，并且不对电网产生不良影响。这方 面的性能指标包括： ·允许电网电压变化的范围； ·UPS输入功率因数； ·UPS输入电流的谐波成份； ·允许电网电压频率变化的范围； ·允许电网的不平衡度（三相）和波形失真度。 上面的第一、、四五项是要求Upe能适应电网环境，第二、第三项则要求UPS不干扰 和破坏电网。 （2）满足负载要求的UPS常规输出指标 这指的是要UPS满足负载要求，并改善供电质量的一般性输出指标。这方面的指标包 括： ·输出电压稳定精度； ·输出电压波形失真度； ·输出电压不平衡度； ·输出电压频率稳定度； ·市电掉电时的转换时间； ·市电掉电后的继续供电维持时间； ·抗干扰配置和抗干扰功能。 （3）UPS的输出能力和可靠性 对于使用者来说，要求UPS有真实的电网输出能力和可靠性，否则，它就会影响负载 的运行，甚至构成新的故障源。输出能力指标既是负载的要求，又是可靠性的量化指标。 具体包括： ·运行效率； ·输出电流峰值系数（周期性峰值负载）； ·输出电流浪涌系数（非周期性峰值负载）； ·输出过载能力； ·输出功率因数； ·冷启动能力。 （4）智能管理和通信功能 UPS的智能化不仅是提高UPS本身功能的技术措施，也是使用维护的需要。一台智能 化高的UPS，要有高度自动化的自检功能，自动显示、报警、状态记忆功能，以及通信功 能。 UPS不仅应能向由它直接供电的硬件设备提供保护，在互联网时代，还应该向这些设 备所运行的软件以及数据传输途径提供安全可靠的保护，这就意味着，UPS应配置相应的 电源监控软件、SNMP调单网络管理协议）管理器，使其有远程管理能力，用户可执行UPS 与网络平台之间的监控和数据通信操作。 2评价UPS性能优劣时应注意的几个问题 用以上指标评价一台UPS的优劣性，要有轻重之分，要根据电网条件、用电环境、用 电设备的特殊要求及使用和维护水平等因素，确定所需的UPS。有以下几个问题是值得注 意的。 　 （1）不要过份追求对UPS常规性能指标的要求。诸如转换时间。电压和频率稳定精 度。波形失真度等，对负载而言，对这些指标的要求并不苛刻，事实上当前上市的各品 牌UPS的这些指标都可以满足负载的要求。至于抗干扰能力，这是必须具备而又难以检测 的一项指标，使用者要考查UPS（包括在线式）电路结构中是否有高频滤波环节和配置。 （2）不应忽视对UPS输入功率因数和谐波电流大小的要求。输入功率因数低和输入 电流谐波成份大意味着干扰电网，对电网形成电力公害，影响在同一电网中其它用电设 备的正常运行，加大电网以及供电系统中其它设备和部件的功率容量。特别是大功率UPS， 一般都是双逆变在线式结构，由于输人端有整流电路，其输入功率因数只有0.8，而谐波 电流高达25％－30％，也就是说无功功率在电网与UPS之间流动，这对电网的影响是相当 严重的，如果由柴油发电机带动这样的UPS，就需要发电机的功率容量是UPS功率容量的 2.5－3倍。 （3）应该重视对UPS输出能力和可靠性的考察。UPS的平均无故障间隔时间（MTBF） 仅仅是一个估算可靠性的参数，影响此数值的因素很多，是一个事先无法检测的参数， 而上面提到的UPS输出能力的各项性能指标，都是可以量化的可靠性指标，在同等运行条 件下，效率高。输出电流峰值系数和浪涌系数大、过载能力强的UPS，其可靠性必然高， 这是毋容置疑的道理。事实上，同真实的电网能力比较，以上这些指标实际上是UPS对负 载的限制，限制就意味着UPS本身能力的不足。具体的说，效率低意味着UPS本身损耗大、 发热量大，这会加快主要功率半导体器件的老化，降低使用寿命。输出电流浪涌系数低迫 使UPS在负载启动的瞬间转旁供电，待启动过程完成后，再转回逆变器供电，这个过程是 存在转换时间的，同时增加了故障的机率。输出电流峰值系数只有3：1是不够的，为了满 足特殊负载的要求，此系数应提高到5：1。至于输出功率因数为0.7（容性），这就意味 着当负载为纯阻或者感性时，UPS的输出能力就大幅度地降低。 3可靠性是UPS的最关键的指标 不管使用者还是UPS的设计者和厂商，实际上都把可靠性看做UPS最重要的性能指标。 近几年来，在设计和生产者对UPS技术的诸项改进措施中绝大部分是针对提高输出能力指 标和可靠性的。这些措施和新技术对提高可靠性是很有成效的，应引起使用者在选用UPS 时特别的关注。 （1）器件选用 选用性能更强容量更大的功率器件，提高控制和驱动电路的集成化程度，例如大功率 高性能的半导体器件IGBT，高集成度和控制功能更强的专用组件，微处理器控制技术，数 字化调节技术（代替电位器之类的器件），减少电路环节之间的转插件等。 （2）模块化设计 把电路中与一种功能有关的各电路环节集中在一个单独的结构里，可以很方便地插技 更换，或者以冗余方式热插技，这对提高各环节的可靠性和提高整机的利用率（大幅度降 低维修时间MTTR）是绝对有效的，周兀公司的Matrix和Symmetra UPS就是这种设计思路的 典型实例。 （3）冗余配置 采用并联技术，并使并联输出的总容量大于负载容量，使得当一台或几台UPS发生故 障时，其它UPS可以继续向负载供电，且其输出容量仍然满足负载的要求。这是一种提高 系统可靠性的绝对有效的措施，一级冗余就可把平均无故障时间MTBF提高近一个数量级， 有的品牌（例如TMV）还在关键器件和部件上采用冗余设计，其可靠性将得到进一步的提 高。UPS并联运行是一项难度较高的技术，它要求并联各台的输出电压同压。同频、同相、 均流，当前很多品牌的UPS在这方面都达到较高的水平，只用一块并机板就可以把多台UPS 简单地并联起来。 （4）在线式UPS的后备运行 UPS最根本的功能是在市电掉电时继续维持对负载供电，后备式和在线互动式UPS是当 市电存在时UPS逆变器不工作或者轻载工作，因此它们的输出能力和可靠性极高。而在线 式UPS的逆变器始终承担100％的负载功率强度，这对逆变器可靠运行是不利的。IMV和 CHLORIDE都曾提出了在线式UPS的后备运行设想和技术，即在电网电压条件好的地方，UPS 本身又在其输入输出部分配置了功能很强的抗干扰电路环节的情况下，在输入电压处在某 一范围内时（可设置），通过智能开关把UPS设置在后备运行方式，逆变器空载运行，这 样一来，在线式UPS的输入功率因数，输入电流谐波、效率，输出能力等各项指标存在问 题都迎刃而解了。在电网条件好，而对UPS可靠性要求极高的场合，这种措施未尝不是一 种现实可行的设计思想。 （5）新的电路结构 UPS技术以日新月异的速度发展着，新的电路结构往往会带来意想不到的效果，美国 APC Silcon UPS把交流稳压器的电压补偿技术成功地用到了双逆变在线式UPS中，他们用 高频开关调制技术取代了一般交流稳压器中的电压补偿器件，在两个逆变器联合作用下， 既保留了双逆变在线式UPS的全部功能和高输出电压质量，又完成了电压补偿调节功能， 使得双逆变在线式ffe的很多关键指标得到改善，输入功率团数为0.99，输入电流谐波降 低至3％，效率高达97％，输出电流峰值系数。浪涌系数和输出功率因数都不再对负载提 出限制，使UPS的输出能力向真实的电网能力靠近了一步。 4结论 用户选用UPS时，应明确自己的供电要求和特点，对各品牌的UPS要全面分析和考察， 要注意以下几点： （1）切忌脱离实际需求而刻意追求高指标； （2）切忌简单地以UPS电路结构评定UPS优劣； （3）切忌以某一单项指标评定UPS的优劣，或者作为决定是否选用的依据； （4）要对UPS厂商的供货能力和维修能力做必要的考察； （5）要对UPS厂商的实力，UPS生产历史、技术和工艺水平等做必要的考察。 摘自《电信科学》
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