UPS在機(jī)房工程中重要設(shè)備，它能保證正常市電中斷后為弱電系統(tǒng)提供有效的電力保障，不會(huì)因?yàn)闆](méi)有，造成整個(gè)弱電系統(tǒng)癱瘓。UPS的時(shí)間長(zhǎng)短，取決機(jī)房設(shè)備的重要性，但弱電工程中大部分是要求保證4小時(shí)左右，數(shù)據(jù)中心除外，也取決于甲方對(duì)弱電系統(tǒng)的重視與否。今天了解UPS原理及組成， UPS如何配制，如何確定電池?cái)?shù)量決定時(shí)間長(zhǎng)度的？

一、UPS原理與組成

1、原理：UPS（Uninterruptible PowerSystem/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換城市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將電池的直流電能，通過(guò)逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護(hù)。

2、組成：UPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器（REC），進(jìn)行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開(kāi)關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(shí)（該變化應(yīng)滿(mǎn)足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲(chǔ)能電池來(lái)完成，由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流直能的功能外，對(duì)整流器來(lái)說(shuō)就像接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲(chǔ)能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對(duì)脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱(chēng)對(duì)干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來(lái)完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開(kāi)關(guān)，主機(jī)自檢故障后的自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，檢修旁路開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)控制。

二、先確定功率段

簡(jiǎn)而言之，首先就是要確認(rèn)我們希望UPS帶載的設(shè)備的功率，然后就可以確認(rèn)好UPS的功率。一般來(lái)說(shuō)，我們建議負(fù)載功率占到UPS功率的30%~80%。如果負(fù)載太大的話(huà)，如同時(shí)啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)造成UPS電源過(guò)載，負(fù)載太小時(shí)，不但造成了浪費(fèi)，對(duì)電池的性能來(lái)說(shuō)也不好。

三、UPS工作方式

目前市場(chǎng)上多見(jiàn)的工作方式有后備式、在線(xiàn)互動(dòng)式、在線(xiàn)雙變換（線(xiàn)純?cè)诰€(xiàn)）這三種，具體如下：

（1）后備式的UPS，不帶穩(wěn)壓，市電與電池轉(zhuǎn)換時(shí)有轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般用于個(gè)人電腦保護(hù)，或?qū)PS電源性能要求不高的情況下使用，此類(lèi)型的UPS功率段一般較??；

（2）在線(xiàn)互動(dòng)式，不帶穩(wěn)壓，市電與電池轉(zhuǎn)換時(shí)有轉(zhuǎn)換時(shí)間，但有調(diào)壓功能，一般用于配線(xiàn)間或微型機(jī)房，保護(hù)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，此類(lèi)型的UPS功率段一般在5KVA以下。

（3）在線(xiàn)雙變換UPS，市電與電池轉(zhuǎn)換時(shí)無(wú)轉(zhuǎn)換時(shí)間，無(wú)切換時(shí)間一般也是用于保護(hù)服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及機(jī)房里的其他設(shè)備，此類(lèi)型的UPS功率段從小到大都有，跨度比較大1KVA~1000KVA，目前市場(chǎng)上較為多見(jiàn)。

以上幾種UPS電源的性能從高到低依次為：在線(xiàn)雙變換、在線(xiàn)互動(dòng)式、后備式。價(jià)格一般與性能成正比。那是不是我們一定要選擇貴的UPS呢？答案是否定的。正如我們的標(biāo)題，我們要選擇適合自己的UPS。如果是給個(gè)人電腦用，那么您選擇后備式的UPS就可以，如果是給服務(wù)器用，則應(yīng)該在在線(xiàn)互動(dòng)式與在線(xiàn)雙變換中來(lái)選擇，選擇應(yīng)該按以下條件來(lái)進(jìn)行：

1、設(shè)備要求

看您的設(shè)備是否需要很高精度的供電，可查看負(fù)載設(shè)備的銘牌上的標(biāo)識(shí)或詢(xún)問(wèn)設(shè)備廠(chǎng)家。如需高精度的供電，則需要選擇在線(xiàn)雙變換的UPS。其次是看負(fù)載類(lèi)型，有的負(fù)載是不允許供電有閃斷，如：繼電器類(lèi)的設(shè)備或開(kāi)關(guān)信號(hào)的設(shè)備，若您為這種類(lèi)型的設(shè)備配備在線(xiàn)互動(dòng)式的UPS，那么就有可能在UPS市電與電池切換時(shí)，負(fù)載有斷電或誤動(dòng)作，因此對(duì)于這類(lèi)的設(shè)備應(yīng)該選擇在線(xiàn)雙變換UPS。如果您的設(shè)備沒(méi)有以上兩個(gè)要求，則可以繼續(xù)下面步驟。

2、當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)

如果當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)質(zhì)量相對(duì)較好，也就是說(shuō)平時(shí)電壓波動(dòng)較小，這個(gè)時(shí)候就可以考慮選擇在線(xiàn)互動(dòng)式的UPS。但是如果當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)較大，那么我們建議使用在線(xiàn)雙變換的UPS，這是由于這類(lèi)型的UPS對(duì)市電的適應(yīng)能力要好于在線(xiàn)互動(dòng)式。

3、UPS轉(zhuǎn)電池后續(xù)航時(shí)間

如果您要求較長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)，可以考慮選擇標(biāo)長(zhǎng)兩用的機(jī)器或買(mǎi)不帶內(nèi)置電池的UPS，這兩種UPS電源都可以外配原裝電池或第三方電池，以達(dá)到較長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)的目的。

4、安裝方式

一般來(lái)說(shuō)，UPS電源有兩種安裝方式，一種是塔式安裝，一種是機(jī)架式安裝，可根據(jù)您的機(jī)房環(huán)境或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)選擇，而且還需要注意，不是所有的UPS電源都同時(shí)支持這兩種安裝方式，大多數(shù)情況下，機(jī)架式的UPS也可以做塔式安裝，但塔式的UPS不一定能做機(jī)架式安裝，因?yàn)樗降腢PS可能沒(méi)辦法安裝導(dǎo)軌。因此，確認(rèn)好UPS功率段及工作方式后一定要確認(rèn)一下UPS電源是否可以滿(mǎn)足您的安裝要求。

四、如何計(jì)算UPS所配電池的數(shù)量

1、蓄電池計(jì)算方法：

例如一臺(tái)40KVAUPS,直流電壓為384V，每組為12V電池32節(jié)，如果后備時(shí)間要求2小時(shí)，則計(jì)算電池的容量為：

40000VA*2H/(0.7*384V)=297AH

所以選擇3組100AH電池，共96節(jié)。

電池組的電流為40KVA/384V=104A，所以電池連線(xiàn)選擇50mm2電纜。

電池總數(shù)=(功率/直流電壓*小時(shí))/每塊安時(shí)*每組塊數(shù)

其中功率為UPS的功率，直流電壓為UPS電池供電所要求的電壓，不同功率的UPS直流電壓不同，每組塊數(shù)為所要求電池的最小塊數(shù)，一般配置電池時(shí)，必須為每組塊數(shù)的整數(shù)倍，常見(jiàn)的UPS直流電壓和每組塊數(shù)如下(電池每塊以12V為計(jì)算依據(jù))：

舉例來(lái)說(shuō)，配置一臺(tái)5K8小時(shí)延時(shí)的UPS，其功率為5000，直流電壓為96V，每組電池8塊，配置100AH電池，其所需電池總數(shù)為：(5000/96*8)/100*8=32塊

UPS—UninterruptiblePowerSystem是不間斷電源系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。作用是提供不間斷的穩(wěn)定可靠的交流電源，在市電中斷(停電)時(shí)UPS之所以能不間斷的供電。是有蓄電池儲(chǔ)能的結(jié)果。所能供電時(shí)間的長(zhǎng)短由蓄電池的容量大小決定?，F(xiàn)將

2、UPS蓄電池配置的計(jì)算方法介紹如下：

A、下列因素影響備用時(shí)間：

1、負(fù)載總功率P總(W)，考慮到UPS的功率因數(shù)，在計(jì)算時(shí)可直接以P總的伏安(VA)為單位來(lái)

2、V低是蓄電池放電后的終止電壓(V)，2V電池V低=1.7V;12V電池V低=10.2V

3、V浮是蓄電池的浮充電壓(V)，2V電池V浮=2.3V;12V電池V浮=13.8V

4、Kh為電池容量換算系數(shù)(Ct/C10)，10Hr放電率為1，5Hr放電率0.9，3Hr放電率為0.75，1Hr放電率為0.6

5、I為電池工作電流(A)，T為連續(xù)放電時(shí)間(H)，V為UPS外接電池的直流供電電壓(V)

B、計(jì)算方法

1、12V單體電池的數(shù)量N：N=V÷122V單體電池的數(shù)量為6N

2、電池工作電流I：I=P總÷V

3、實(shí)際電池容量C：C=I×T÷Kh

例如：功率為1KVA的電源備用時(shí)間4小時(shí)，選擇科士達(dá)UPS的型號(hào)為HP9101H，V=36V，則

①N=36V÷12V=3節(jié)

②I=1000VA÷36V=28A

③C=24A×4H÷0.9=124AH

④電池的配量可選用100AH一組3節(jié)，或65AH二組6節(jié)，選用的結(jié)果有偏離，這要看用戶(hù)的需求和成本的考慮。

注：12V蓄電池常用容量規(guī)格為7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。

五、UPS注意事項(xiàng)

1）UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。

2）切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

3）UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。

4）UPS帶載過(guò)輕（如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載）有可能造成電池的深度放電，會(huì)降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。

5）適當(dāng)?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長(zhǎng)期不停市電，每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，這樣可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。

6）對(duì)于多數(shù)小型UPS，上班再開(kāi)UPS，開(kāi)機(jī)時(shí)要避免帶載啟動(dòng)，下班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的，所以UPS也必須全天候運(yùn)行。

7）UPS放電后應(yīng)及時(shí)充電，避免電池因過(guò)度自放電而損壞。

總結(jié)，UPS在應(yīng)用非常廣泛，幾乎所有機(jī)房工程都會(huì)用到UPS電源，了解個(gè)掌握必備的知識(shí)是十分有必要的，這樣對(duì)設(shè)計(jì)及后期施工有一定幫忙，至少不會(huì)因?yàn)闈M(mǎn)足不了4個(gè)小時(shí)發(fā)擔(dān)憂(yōu)。