论文部分内容阅读
摘 要：UPS是一种高质量、高可靠性的独立电源，是一种蓄电池静止型不间断供电装置。广泛应用于各行各业中，本文介绍UPS电源技术现状及发展趋势，以期对UPS电源技术的应用提供一定的指导。
关键词：UPS电源；发展趋势；数字化
引言
UPS（Uninterruptible Power System），就是所谓的不间断电源，它自身具有储存电能的作用，主要部件有逆变器和电源保护设施。广泛应用于电脑设备、计算机网络系统、以及其他要求提供不间断电源的设备。在实际中，有很多场合和设备需要提供高质量的供电服务，尤其是一些设备需要提供不间断的电源维持工作。UPS电源是一种新型电源，其主要應用了综合自动控制、半导体器件、微处理器及电磁技术等，在实现节能减排的前提下，保证了特殊场所对于供电质量的要求。本文介绍UPS电源技术现状及发展趋势，以期对UPS电源技术的应用提供一定的指导。
一、UPS电源的种类
（1）后备式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间仅简单地作为备用电源使用。此种UPS电源，在市电正常时，负载完全而且是直接地市电供电，逆变器不做任何电能变换，蓄电池由独立的充电器供电；当市电不正常时，负载完全由逆变器提供电能。被动后备式UPS具有结构简单、价格最廉等优点，运用于某些非重要的负载使用，如家用计算机等。但市电断电时，继电器将逆变器切换至负载，切换时间较长，一般需几个毫秒的间断，所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。
（2）在线式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器做为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用，因此被称为互动式。此种UPS电源，在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。在线互动式UPS具有结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机可靠性高等优点，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。此种电源缺点是稳压性能不高，尤其动态响应速度低，其次抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰。
（3）双变换式UPS电源
这种类型的电源是指逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续地向负载供电。此种UPS电源其供电方式如下：市电正常时，市电经过整流器、逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电。双变换式UPS是UPS电源的主流产品，具有性能好、电压稳定度与频率稳定度高、功能强、具有热备份连接和并联冗余联结的功能等优点，其不足之处是当容量少于10kVA以下，其整机效率不高，一般在85%左右。
二、UPS电源技术
UPS是一种高质量、高可靠性的独立电源，是一种蓄电池静止型不间断供电装置。它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流对蓄电池浮充电，同时经逆变器输出高质量的交流净化电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要负荷供电。UPS电源技术包括电源变换技术、电源冗余技术、蓄电池发展技术等。近几年来，随着对UPS电源性能要求不断提高，UPS电源技术又有新的分支出现，其中UPS电源网络智能化技术和全数字化技术就是UPS电源新技术。
三、UPS电源技术的现状及发展趋势
3.1 UPS电源技术的现状
目前UPS电源市场已趋成熟。使用UPS以提高供电系统可用性的观念，已经深入人心，被广泛接受。用户对于借助UPS供电系统提高供电质量的重要性，已经有了足够的重视。
（2）安全性和可靠性。对于供电系统的故障是不可避免的，但是可以降低。安全性和可靠性仍然还是当前UPS供电系统亟待解决的主要方面。
（3）衡量标准变迁。当前市场上各种型号规格的UPS已经基本上能够满足对负载供电的要求。UPS的各项输出电性能指标，已经不再是影响负载正常运行的因素和购置时衡量性能优劣的主要标准了。
（4）应标本兼治。据数据统计系统故障总数中的半数以上都是由于配电系统中其他环节和设备的人为操作、安装问题和质量问题引起的，或是因为这些原因而诱发UPS发生故障。所以我们要考虑在提高设备质量和技术的同时，应该注重配套技术人员的专业化的培训，缺乏专业的UPS电源维护人员，这也是UPS电源产生故障的一个重要的原因之一。仅仅提高UPS设备的可靠性，是不能从根本上解决整个供电系统的安全性和可靠性的，甚至不能最终构成不停电供电系统。
（5）故障修复迟缓。供电系统发生故障后，由于系统过于复杂、产品供应商反应速度、维修人员的技术水平和工作经验，备件储备和提供情况、故障原因的查找和分析等原因，使得系统故障得不到及时迅速修复，甚至找不到引发故障的真正原因。
3.2 发展趋势
UPS电源技术涵盖了电源变换技术、电源冗余技术和蓄电池发展技术等。最近几年，随着对UPS电源性能要求不断提高，UPS电源技术又有新的分支出现，其中UPS电源高频化技术、网络智能化技术、全数字化技术、绿色化技术就是UPS电源新技术。也是UPS电源技术发展的一些新的方向。
3.1.1 UPS高频化技术
在技术先进的UPS中采用了IGBT和VDMOSFET等性能优良、工艺成熟的器件，工作频率提高到16kHz，功率变换、电路频率的提高使得用于滤波的惯性元件，如：电感、电容大量减小，其效率高达94。5%，体积减小1/3至1/2，电压偏差<0。5%，动态响应<3%，总谐波失真度<2%（100%非线性负载），可闻噪音等指标均得以大幅度提高。数字电路占80%，可靠性大大加强。 3.1.2 UPS全数字化技术
UPS全数字化技术是将UPS的AC/DC变换器及DC/AC逆变器（即输入与输出部分）使它们组成一个非常完善的负反馈系统，再配以专用集成电路以及直接数字控制技术，实现UPS整机变换、控制、反馈、测量、顯示、通讯全数字化、智能化。UPS全数字化技术使UPS许多特性从硬件的设计转移到灵活并可升级的软件上来，为用户提供十分快捷的设计与制造功能；更完善更灵活的运行与控制模式；非常简单方便的使用、安装、维护操作功能。全数字化UPS是新一代UPS，它除具有高质量、高可靠、高指标、多功能等特点外，还符合当今节能环保的要求，所以它是未来发展所需要的UPS。
3.1.3 UPS网络智能化技术
高级UPS管理员软件配合电源分配器设计使管理员不仅可以通过PC机或网上终端对UPS运行参数、状态进行监管，还可以进行一些其他很有意义的控制。
四、总结
随着现代电力技术的不断发展，对于供电质量要求也明显提高，UPS电源作为一种新型电源系统，具有不间断供电、负荷稳定、抗干扰能力强、安全性高等特点，在各行业、领域中得到了广泛的应用。UPS电源随着电子器件的发展，使UPS走向小型化、高效率、高可靠性发展，而高频化技术﹑网络智能化技术﹑全数字化技术﹑绿色化技术的出现，不仅提供完全可靠的网络电源管理，也为节能、环保提供了一种最佳的解决方案，所以随着科学的进步，UPS将朝着高频化、数字化、智能化、绿色化等趋势发展。
参考文献
[1] 邹秀荣. 浅谈UPS电源及其维护[J]. 科学大众，2014（3）：33-35.
[2] 曹保国. UPS应用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2007：49-62.
[3] 赵磊. UPS电源技术及发展[J]. 电气开关，2012（21）：69.
[4] 徐辉. 不间断电源（UPS）选购须知（上）[J]. 通信世界，2013（8）：73-75.
[5] 周延斌. 通信用UPS蓄电池的管理与维护[J]. UPS应用，2011（26）：48-51.
[6] 张广明. UPS高可用供电系统设计与应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2005：126-131.
关键词：UPS电源；发展趋势；数字化
引言
UPS（Uninterruptible Power System），就是所谓的不间断电源，它自身具有储存电能的作用，主要部件有逆变器和电源保护设施。广泛应用于电脑设备、计算机网络系统、以及其他要求提供不间断电源的设备。在实际中，有很多场合和设备需要提供高质量的供电服务，尤其是一些设备需要提供不间断的电源维持工作。UPS电源是一种新型电源，其主要應用了综合自动控制、半导体器件、微处理器及电磁技术等，在实现节能减排的前提下，保证了特殊场所对于供电质量的要求。本文介绍UPS电源技术现状及发展趋势，以期对UPS电源技术的应用提供一定的指导。
一、UPS电源的种类
（1）后备式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间仅简单地作为备用电源使用。此种UPS电源，在市电正常时，负载完全而且是直接地市电供电，逆变器不做任何电能变换，蓄电池由独立的充电器供电；当市电不正常时，负载完全由逆变器提供电能。被动后备式UPS具有结构简单、价格最廉等优点，运用于某些非重要的负载使用，如家用计算机等。但市电断电时，继电器将逆变器切换至负载，切换时间较长，一般需几个毫秒的间断，所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。
（2）在线式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器做为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用，因此被称为互动式。此种UPS电源，在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。在线互动式UPS具有结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机可靠性高等优点，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。此种电源缺点是稳压性能不高，尤其动态响应速度低，其次抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰。
（3）双变换式UPS电源
这种类型的电源是指逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续地向负载供电。此种UPS电源其供电方式如下：市电正常时，市电经过整流器、逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电。双变换式UPS是UPS电源的主流产品，具有性能好、电压稳定度与频率稳定度高、功能强、具有热备份连接和并联冗余联结的功能等优点，其不足之处是当容量少于10kVA以下，其整机效率不高，一般在85%左右。
二、UPS电源技术
UPS是一种高质量、高可靠性的独立电源，是一种蓄电池静止型不间断供电装置。它由整流器、逆变器、交流静态开关和蓄电池组组成。平时，市电经整流器变为直流对蓄电池浮充电，同时经逆变器输出高质量的交流净化电源供重要负载，使其不受市电的电压、频率、谐波干扰。当市电因故停电时，系统自动切换到蓄电池组，蓄电池放电，经逆变器对重要负荷供电。UPS电源技术包括电源变换技术、电源冗余技术、蓄电池发展技术等。近几年来，随着对UPS电源性能要求不断提高，UPS电源技术又有新的分支出现，其中UPS电源网络智能化技术和全数字化技术就是UPS电源新技术。
三、UPS电源技术的现状及发展趋势
3.1 UPS电源技术的现状
目前UPS电源市场已趋成熟。使用UPS以提高供电系统可用性的观念，已经深入人心，被广泛接受。用户对于借助UPS供电系统提高供电质量的重要性，已经有了足够的重视。
（2）安全性和可靠性。对于供电系统的故障是不可避免的，但是可以降低。安全性和可靠性仍然还是当前UPS供电系统亟待解决的主要方面。
（3）衡量标准变迁。当前市场上各种型号规格的UPS已经基本上能够满足对负载供电的要求。UPS的各项输出电性能指标，已经不再是影响负载正常运行的因素和购置时衡量性能优劣的主要标准了。
（4）应标本兼治。据数据统计系统故障总数中的半数以上都是由于配电系统中其他环节和设备的人为操作、安装问题和质量问题引起的，或是因为这些原因而诱发UPS发生故障。所以我们要考虑在提高设备质量和技术的同时，应该注重配套技术人员的专业化的培训，缺乏专业的UPS电源维护人员，这也是UPS电源产生故障的一个重要的原因之一。仅仅提高UPS设备的可靠性，是不能从根本上解决整个供电系统的安全性和可靠性的，甚至不能最终构成不停电供电系统。
（5）故障修复迟缓。供电系统发生故障后，由于系统过于复杂、产品供应商反应速度、维修人员的技术水平和工作经验，备件储备和提供情况、故障原因的查找和分析等原因，使得系统故障得不到及时迅速修复，甚至找不到引发故障的真正原因。
3.2 发展趋势
UPS电源技术涵盖了电源变换技术、电源冗余技术和蓄电池发展技术等。最近几年，随着对UPS电源性能要求不断提高，UPS电源技术又有新的分支出现，其中UPS电源高频化技术、网络智能化技术、全数字化技术、绿色化技术就是UPS电源新技术。也是UPS电源技术发展的一些新的方向。
3.1.1 UPS高频化技术
在技术先进的UPS中采用了IGBT和VDMOSFET等性能优良、工艺成熟的器件，工作频率提高到16kHz，功率变换、电路频率的提高使得用于滤波的惯性元件，如：电感、电容大量减小，其效率高达94。5%，体积减小1/3至1/2，电压偏差<0。5%，动态响应<3%，总谐波失真度<2%（100%非线性负载），可闻噪音等指标均得以大幅度提高。数字电路占80%，可靠性大大加强。 3.1.2 UPS全数字化技术
UPS全数字化技术是将UPS的AC/DC变换器及DC/AC逆变器（即输入与输出部分）使它们组成一个非常完善的负反馈系统，再配以专用集成电路以及直接数字控制技术，实现UPS整机变换、控制、反馈、测量、顯示、通讯全数字化、智能化。UPS全数字化技术使UPS许多特性从硬件的设计转移到灵活并可升级的软件上来，为用户提供十分快捷的设计与制造功能；更完善更灵活的运行与控制模式；非常简单方便的使用、安装、维护操作功能。全数字化UPS是新一代UPS，它除具有高质量、高可靠、高指标、多功能等特点外，还符合当今节能环保的要求，所以它是未来发展所需要的UPS。
3.1.3 UPS网络智能化技术
高级UPS管理员软件配合电源分配器设计使管理员不仅可以通过PC机或网上终端对UPS运行参数、状态进行监管，还可以进行一些其他很有意义的控制。
四、总结
随着现代电力技术的不断发展，对于供电质量要求也明显提高，UPS电源作为一种新型电源系统，具有不间断供电、负荷稳定、抗干扰能力强、安全性高等特点，在各行业、领域中得到了广泛的应用。UPS电源随着电子器件的发展，使UPS走向小型化、高效率、高可靠性发展，而高频化技术﹑网络智能化技术﹑全数字化技术﹑绿色化技术的出现，不仅提供完全可靠的网络电源管理，也为节能、环保提供了一种最佳的解决方案，所以随着科学的进步，UPS将朝着高频化、数字化、智能化、绿色化等趋势发展。
参考文献
[1] 邹秀荣. 浅谈UPS电源及其维护[J]. 科学大众，2014（3）：33-35.
[2] 曹保国. UPS应用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2007：49-62.
[3] 赵磊. UPS电源技术及发展[J]. 电气开关，2012（21）：69.
[4] 徐辉. 不间断电源（UPS）选购须知（上）[J]. 通信世界，2013（8）：73-75.
[5] 周延斌. 通信用UPS蓄电池的管理与维护[J]. UPS应用，2011（26）：48-51.
[6] 张广明. UPS高可用供电系统设计与应用[M]. 北京：人民邮电出版社，2005：126-131.