UPS电源的选配与应用研究

李金博

陕西凌云电器集团有限公司 陕西 宝鸡 721000

1 UPS的工作原理

1.1 UPS的基本组成

对于UPS电源的基本组成部分，主要分为以下两个部分，分别是蓄电池部分以及控制部分[1]。其中，对于UPS电源的控制部分，主要包括以下三个部分，分别是逆变模块、充电模块以及稳压模块。

1.2 UPS电源的分类

首先，从UPS的形式出发，对UPS电源进行分类，主要能够分成以下三个部分，分别是，三相中大功率在线式不间断电源、在线式不间断电源以及后备式不间断电源[2]。

其次，从逆变技术的种类出发，对UPS电源进行分类，主要能够分成以下四种逆变技术的UPS电源，分别是，铁磁谐振式、交互式、PWM正弦波以及PWM方波。

最后，从逆变器器件的选用种类出发，对UPS电源进行分类，主要能够分成使用以下几种逆变器器件的UPS电源，分别是，绝缘门双极型晶体管IG-BT、功率场效应晶体管POWERMOSFET、双极型晶体管以及可控硅。

1.3 UPS的工作原理

UPS的工作原理是，若市电正常，UPS电源将会把输入的市电，转换成直流电[3]。UPS对市电进行滤波、稳压、稳频等一系列调整之后，提供给设备更加稳定的电力质量。如图1所示，是UPS工作原理框图。然后，对电池进行充电操作，防止中途电力发生中断能够有电能进行备用。不断电系统，不仅会在市电停止，即发生停电情况下启动工作，而且会在电压过高、过低，或者发生瞬间突波等情况下启动工作。因此，不断电系统，主要是为了给设备提供干净并且稳定的电力，对于能够影响设备正常工作的电力质量时，不断电系统都会积极动作。若市电异常，UPS会切换到电池供电，用以确保对于设备的不间断电力质量保证。此时，主要是通过逆变器，将电池当中的化学能转换成交流电，进行电能的供给。

图1 UPS工作原理框图

2 UPS电源的选配

由于目前UPS电源的技术在不断的发展和提高，虽然目前已经具有一定的技术高度，也逐渐趋向于成熟，但是随着智能化技术的更新迭代，新兴的技术也在不断增加。如何基于当前的应用场景，进行UPS电源的选择，成为使用过程中的关键问题。

2.1 UPS容量的选择

对于UPS电源的容量进行选择的时候，需要注意需要供电的用电设备上，对于铭牌中所描述的需要功率值的描述。将所有需要供电的用电设备的功率值，进行加法操作，得到的是总共需要的功率值。根据最终得到的功率值之和，进行UPS电源的容量选取。由于目前工业上所使用的用电设备，大多数都是属于非线性负载。因此，为了提高后续供电过程的稳定性和安全性，在整体计算出来的功率值上乘以1.2倍或者是1.5倍。用所多出来的20% ~ 50% 的功率值裕量，来补偿对于用电设备上负载的大小波动，以及非线性负载的波动情况。与此同时，这一裕量的设置，也能够很好地避免了UPS电源由于瞬时过载，从而切换到旁路的情况发生。

另外，如果能够在选取UPS电源的过程当中，了解到有关负载的有功功率，进而计算出有关负载的功率因数估计值，就能够选取出UPS电源的容量。一般来说，大容量的UPS几种供电，有两种供电方案。一种，是使用多台小容量的UPS电源组成一个整体的供电系统，其中，小容量的UPS电源容量，为1 ~ 20KVA 。另一种，是使用单独的一台大容量UPS电源进行几种供电。通常，实践表明，后者的供电方式性价比要远远高于前者的供电方式。但是，对于通信的枢纽局，UPS电源一般会采取多台小容量的UPS电源组成一个整体的供电系统，进行分布式供电[4]。

根据工业上的经验来看，UPS电源并不适合满载运行。对于关键的用电设备，应该采用20KVA以上容量的UPS电源，但是整体的UPS电源容量也不适合选取的过大。对于10KVA以下容量的UPS电源，对于市电的抗干扰能力相对于其他容量的UPS电源来看，抗干扰能力会差很多。

2.2 UPS输入电压的选择

对于UPS电源的输入电压进行选择的时候，对于UPS电源的使用场所的基本情况，需要进行了解和调查。例如，一般每个地方的市电变化情况都会具有一定程度上的差异。因此，在对于UPS电源选择的时候，必须要根据电压的变化幅度，来挑选UPS电源的输入电压。当市电的电压变化幅度在20%左右进行波动的时候，选取的UPS电源，对于输入电压的要求，就需要UPS电源的输入电压范围要超过20%。只有UPS电源的输入电压超过20%，才能保证UPS电源当中的蓄电池不会被反复动作，进而延长蓄电池的使用寿命。其中，对于大容量的UPS电源来说，输入电压范围一般在10% ~ 15% 之间。

2.3 UPS备用时间的选择

对于UPS电源的备用时间进行选择的时候，主要考虑到的是蓄电池容量的大小问题。主要考虑到的是用电设备所处场所的基本情况，比如说这一地区的停电时间、停电次数多少、电网的质量以及电网的容量等等。如果UPS电源所使用的地区，经常断电，并且断电的时间较长，可以选择备用时间较长的UPS电源，也就是挑选UPS电源中蓄电池容量较大的UPS电源。一般情况下，对于UPS电源而言，如果条件允许，可以考虑配置燃油发电机，进一步延长备用时间。发电机的容量大小，一般选取为UPS电源中蓄电池容量大小的1.5 ~ 3.0 倍左右[5-9]。

3 UPS电源的应用

UPS电源的应用，主要是为了确保用电设备，能够在市电停电，或者是出现其他故障的时候，能够稳定的、不间断地为供电设备提供干净的电力。因此，对于UPS电源的应用，主要取决于UPS电源的工作时间，也就是蓄电池的容量以及用电设备的负载功率。UPS电源在检测到市电出现停电，或者是其他故障的时候，立刻启动蓄电池进行供电。与此同时，发出警报声来提醒相关的工作人员。蓄电池在工作的过程中，电池的电量会逐渐降低，为了蓄电池的使用寿命不受到明显的损耗，需要确保蓄电池有一半左右的电能余量。

UPS电源的应用场景有很多，比如说，首先，在军事领域当中，主要使用于坦克、舰船等移动设备，以及服务器、雷达、航天器等固定设备当中；其次，在通信领域当中，主要使用于电信、移动、联通等大型企业的通信站和服务器当中；然后，在高精度的设备或者是实验室当中，使用UPS电源主要是为了避免突然停电所带来的各种损失。除此以外，还包括其他领域当中的一些UPS电源的使用场景。可以看出，随着UPS电源应用场景，不断变得更加广泛，UPS应用的领域和场景也就变得越来越多。目前，UPS的应用趋势，已经逐渐呈现出数字化、智能化、高频化、绿色化、国际化以及可靠性越来越强的现象[10]。

4 结束语

随着科技的不断发展和进步，UPS电源将会具有更广泛的研究场景，对于各个应用领域，都会发挥着更加重要的作用。本文主要分析了UPS应用的发展趋势，对于UPS电源的组成、技术以及功能方面进行了详细的叙述。并且对于UPS电源的选配原则以及UPS电源的应用现状进行介绍。目前，UPS电源的主要应用场景，包括军事领域、通信领域以及一些高精度的设备或者是实验室的应用领域等等。UPS电源的应用趋势呈现出逐渐数字化、智能化、高频化、绿色化、国际化以及可靠性等发展趋势。