浅析大容量UPS电源的应用

浅析大容量UPS电源的应用

王新建龙荣涛

(新疆信息产业有限责任公司新疆乌鲁木齐830026)

摘要：ＵＰＳ电源已广泛应用于通信行业的核心设备和重要用户，其系统供电的安全性非常重要，直接影响着企业的信誉和利益。文中结合目前ＵＰＳ运行方式的利弊，对重要用户的保障提出了探讨性的方案。

关键词：：ＵＰＳ；逆变器；容量；利用率

引言

随着微型机算机应用的日益普及和信息处理技术的不断发展，在通信行业中的数据核心设备、计费系统、核心网、ＩＤＣ核心服务器等设备对高品质的供电提出了越来越严格的要求。在微型计算机运行期间供电中断，将会导致随机存储器中数据的丢失和程序破坏，造成计费丢失，有时甚至会使磁盘盘面及磁头遭到损坏，造成难以弥补的损失。在目前广泛使用的微型机算机中，其内部供电系统都装有高速欠压保护电路，当电网欠压时，微机靠储存在滤波电容中的能量来维持工作，一般能维持半个周期（１０ｍｓ）左右。为了避免存储器中数据的丢失，这就要求一旦市电发生瞬时断电时，必须要有一种电源系统能在小于１０ｍｓ的时间间隔内重新送电（通信行业的核心设备要求瞬时断电时间小于４ｍｓ），以保证微机系统的正常运行。微机除了要求供电系统具有连续可靠性之外，还要求市电的输出应保持良好的正弦波波形，而且不带干扰。交流市电电网波动较大，严重的干扰常常会造成计算机的计算错误和数据丢失，并导致数据通讯处理系统的损坏，给通信用户造成重大损失，因此，必须采用高供电质量的ＵＰＳ电源。

1UPS电源简介

从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备。UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式3大类。后备式UPS最常用的，它具备了自动稳压、断电保护等最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波，但由于结构简单而具有价格便宜，可靠性高等优点。因此，广泛应用于微机、外设、POS机等领域。在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，但是需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中。在线交互式UPS具有滤波功能，抗市电干扰能力很强，转换时间小于4ms，逆变输出为模拟正弦波，但是控制结构复杂，成本较高。保护性能介于在线式与离线式UPS之间，浪涌抑制能力较差，所以能配备服务器、路由器等网络设备，或者用在电力环境较恶劣的地区。

2UPS电源的分类

根据其工作方式的不同可分为后备式、在线式和在线互动式三大类。①后备式UPS电源工作原理：它相当于一台稳压器。当外电正常时，外电通过交流旁路通道直接送至负载。此时，UPS电源上的逆变器不工作，只有在外电中断，才由蓄电池将储存的直流电经逆变器变为交流电后向负载供电。由于没有降噪和降低干扰的措施，这种UPS供给的电源输出电压不稳定，因而最好不要用于精密负载及电网较差的地区。它的特点是结构简单、成本较低、转换时间较长。②在线式UPS电源工作原理：当外电正常时，它首先将交流电变为直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电向负载供电，并同时给蓄电池充电。一旦外电中断，立即改为蓄电池经逆变器对负载供电，从而保证了负载的正常工作。因此，在线式UPS输出的是与外电完全隔离的纯净的正弦波电源，大幅度的改善了供电质量。③在线互动式UPS电源工作原理：它是一种介于后备式和在线式工作方式之间的UPS电源。当外电在规定电压范围内时，不做调节直接输出至用电设备，如同一台后备式UPS电源；当外电高于或低于正常范围时，启动升压或降压功能，但不使用蓄电池供电，直到外电过低、过高而不可调节或外电停电时，才使用蓄电池供电。这种UPS电源转换时间非常短，交流输出电压稳定性好。但由于其稳频特性不理想的缺陷，因而不宜作为长延时的UPS电源使用。

3UPS电源在维护管理工作中应注意的几个问题

3.1定期对电池放电UPS

电源在市电断电时，能维持供电是因为配套的蓄电池储存着电能。所以，为了确保UPS配套蓄电池的性能，必须定期对电池进行放电，以激活电池的“活性”，保持电池充放电的良好性能。如果长时间没有进行充放电操作，将使电池性能“钝化”。一旦市电断电，UPS的持续时间将大幅下降，严重时，甚至可能会失效。一般情况下，建议每3-4个月进行一次电池充电、放电操作。一般放电深度为30%-40%左右，然后恢复市电供给，UPS设备将再对电池进行充电备用。进行放电操作时，在将UPS电源的供电开关切断后，UPS会自行进行电池放电，可以从控制屏或Web界面上观察到UPS继续可以维持供电的时间。在放电开始时记录下机内电池的电压值，作为完成放电后电池再次充电完成时状态的对照值。当然，在放电过程中，维持时间参数会不断地减少，需要对其进行跟踪观察，防止出现异常的突然下降。一旦出现维持时间参数突然下降时，表明电池已经老化，应立即停止放电。在放电完成后，要观察电池是否充电到合适的电压，并进入电池浮充状态，此时需要观察电压是否恢复到放电之前的电压。

3.2定期检查电池性能

由于电池在充放电时会发生化学反应，而在内部产生气体，而电池又是密封的，如果经过反复的充放电并使用一定的年限后，在电池的密封处就可能出现电解液的渗漏，这就表明电池已经处于寿命末期，应及时予以更换。一般建议电池在使用3年左右以后，每3-6个月应检查一次电解液泄漏情况。需要注意的是，由于新旧电池的内阻值不同，一般情况不建议新旧电池混用，特别是对于使用时间较长的电池更是如此，宜整批更换为好。在条件允许的情况下，可以在使用相当时间后，委托专业机构测试电池的内阻，以判定是否确实需要更新电池。

3.3每天检查运行情况

在对UPS电源进行日常管理时，应该每天检查UPS电源的输出功率、电压、电流、频率等参数状态的变化情况。同时，还应该注意UPS设备的工作环境是否正常，环境温度、湿度是否处在要求的范围之内。

3.4使用UPS电源应防止过度放电，过度放电次数直接影响电池寿命

在运行过程中，应尽量减少UPS电源的过度放电次数，当市电断电由UPS蓄电池组向其逆变器输出电流时，UPS电源一般情况下会每4-5s发出一次警报声，提示用户UPS电源处于电池供电状态；当警报声的时间周期变得很短时，则表明电池已进入或即将过度放电状态。此时，应该在UPS电源过度放电前，做好应急处理，及时采用发电机组向UPS电源进行供电，以避免UPS电池组的过度放电。

结语

ＵＰＳ电源在通信行业保障核心设备和重要用户方面使用的越来越多，重要性越来越强，其系统供电的安全性非常重要，直接影响着企业的信誉和利益。这就要求必须做好ＵＰＳ供电系统的保障工作。所以在新建ＵＰＳ系统和系统扩容时，必须考虑在确保重要用户用电安全的同时，尽量减少投资，更好的节约能耗和提高设备利用率，减少机房面积占有率，做好规划工作尤为重要。

参考文献:

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