UPS電源的設計及應用

趙玉華 商曉嵩

摘 要：隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，人們對供電系統(tǒng)的要求越來越高，對電力技術的重視程度也逐漸提升。設備性能提升，供電系統(tǒng)質(zhì)量也需要提高，UPS電源作為一種新型電源系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不間斷供電。當前形勢下，UPS電源在各個行業(yè)得到了廣泛的使用，尤其在計算機系統(tǒng)中占有重要地位?；诖?，筆者在文中對UPS電源設計與應用進行相關探討。

關鍵詞：技術性能；逆變；供電系統(tǒng)；UPS電源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.129

0 引言

國民生活水平日益提高，社會生產(chǎn)力不斷發(fā)展，使各產(chǎn)業(yè)對用電的質(zhì)量要求愈發(fā)提高，諸多特定場合的設備在運行過程不能斷電，這就使得人們在電源使用上越來越追求高性能、穩(wěn)定性好、可靠性強的優(yōu)質(zhì)電源。

1 UPS電源的技術性能

在人們對電源性能需求愈來愈高的背景下，UPS電源逐漸走進了大眾的視野，其逆變技術、整流技術和并聯(lián)技術不僅提高了整體電路的工作效率，還提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1.1 逆變技術

逆變技術在當今電源制作大環(huán)境下已經(jīng)成為了UPS的核心技術，其主要作用是使電源工作穩(wěn)定，提高電源工作質(zhì)量。在整體設備當中逆變器屬于核心器件，而該器材主要分為兩種結構，一種是工頻機逆變器，另一種是高頻機逆變器，其主要作用是給用戶提供隔離電源。總的來說，要想進一步提升UPS電源的工作性能，其主要著眼點在于逆變器的升級和逆變技術的不斷進步。

1.2 整流技術

整流技術可謂是一把“雙刃劍”，其優(yōu)勢在于應用環(huán)境和技術架構較為成熟，控制電網(wǎng)的方法非常成熟且易于掌握，由于其設計較簡單，所以在實際生產(chǎn)生活當中工作效率很高，且靈活性強。整流技術本身導致流過的電流較大，這樣就使電源整體功耗較大，各部件的使用壽命受到一定影響，相應的安全性能就會降低。另一方面，電網(wǎng)會產(chǎn)生諸多污染，需要提供較成熟的濾波技術，以達到精確控制的目的。在多方面需求下，整流技術日趨成熟，漸漸地應用到了大眾生活當中，促進了電力技術的進一步發(fā)展。

1.3 并聯(lián)技術

在用電量較大，對用電有特殊要求的場所，一般會采用UPS電源并聯(lián)技術，比如火車站、機場、醫(yī)院等地點，在用電時設備對電源有極高的要求，較大的電源容量就是其中之一。也正是在這種特定條件下，并聯(lián)技術才可以發(fā)揮主要優(yōu)勢，有效解決電路中各個支路平均電能流入等問題。為了使UPS并聯(lián)技術發(fā)揮理想的作用，需要在應用階段構建一個具備容錯能力的電力系統(tǒng)，以滿足其在輸出電壓幅值、頻率等多方面的具體要求，從而保證UPS電源運行質(zhì)量，發(fā)揮最大功效。

2 UPS 電源系統(tǒng)的設計

由于UPS電源技術要求較高，相應地對設備搭建的條件也較為嚴苛，需要對采購產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家進行認真考察，以技術指標有保證和售后服務完善為主要考察點。在選型過程中主要以如下幾個方面為主要參考：擴容需求、輸出頻率范圍、機房設備的應用需求、旁路逆變零切換以及輸入輸出電壓范圍、高頻干擾以及諧波失真以及抗浪涌突波等能力。供電有保證以后，要根據(jù)設備實際工作功率來選擇連接配線，根據(jù)負載特點搭建適合路徑，避免過細發(fā)熱氧化造成事故或者過粗造成浪費，在材質(zhì)選擇方面可以鋁線或者多股銅芯線為主。

在保證高性能的前提下，還要確保在正常工作盡量延長設備的使用壽命，這也是方案制定時必須要考慮的主要因素。設備在額定功率的60%到80%的阻性負載數(shù)值來計算可知，能通過房間內(nèi)所有設備負載累加總功率容量最大值的70%到80%較為理想。由于用電特點不同，布線走線的方式各異，需要根據(jù)生產(chǎn)用電分為三組，分組供電優(yōu)勢諸多，比如可以通過各個支路更好地分配分擔負載功率的電能，從設計上說整體電路有富余的通路，在設備運行遇到故障時，可以利用富余通路加上負載，可以應急，防止故障導致用電中斷，在維護管理方面較為便捷。

在實際應用中，以廣播電視專業(yè)UPS電源設計和應用為例，不同廣播電視節(jié)目的播出時間有差異，接入電子設備的數(shù)量不同，前后負載功率會差異較大，因此用電量迥異，屆時備用電源接入時間也相應地長短不一，所以供電系統(tǒng)在電網(wǎng)斷電后，應啟用后備電源，對其自動供給。隨著不斷地用電和電池放電，電能余量降低，此時應確保電池電量儲存在一半以下，這樣可以有效延長電池壽命。

3 UPS電源的連接方式及應用

（1）單臺UPS電源能夠供給全部負載連接如1系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡單；（2）總負載功率需要二臺或更多臺 UPS電源供給，這種連接方式稱作并聯(lián)無備份方式；（3）二臺或二臺以上UPS電源其總容比負載總容里要多，但該系統(tǒng)比負載總容量必須多一臺 UPS電源的容量，任何一臺 UPS電源發(fā)生故障時，其余仍能供給全部負載，這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。

4 結論

整體來講，UPS電源具備諸多核心技術，這也是應用選型階段的主要優(yōu)勢，其不僅擁有良好的應用前景，并且可在廣播電視專業(yè)機房、醫(yī)院的大型醫(yī)療設備等領域的電源供電管理上發(fā)揮其最大作用。但是在應用過程中，操作人員還需要綜合考慮諸多問題，結合實地考察，明確使用目的和最終需求，定期維護檢修，以確保UPS電源在工作時間內(nèi)的性能穩(wěn)定，達到持續(xù)供電的目的。

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