UPS名词解释

UPS名词解释

高频机与工频机区别

定义

1、高频机：利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS，俗称高频机，高频机体积小、效率高。

2、工频机：采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。

高频机VS工频机

2-1高频机不带隔离变压器，其输出零线存在高频电流，主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等，其干扰电压不仅数值高而且难以消除。而工频机的输出零地电压更低，而且不存在高频分量，对于计算机网络的通信安全来讲，更加重要。

2-2高频机输出没有变压器隔离，如果逆变功率器件发生短路，则直流母线（DC BUS）上的高直流电压直接加到负载上，这是安全隐患，而工频机则不存在此问题。 2-3工频机的抗负载冲击能力较强。

3、性能比较

序号 比较的指标、性能高频UPS 工频UPS

1 过载能力 一般 较强

2 抗输入浪涌能力 一般较强

3 输出抗冲击、短路能力 一般 较强

4 输入功率因数0.99 0.7

5 整机效率 85～90% 75～85%

6 功率密度 高小

7 零地电压 相对较差，有高频分量 相对较好 8 输出级元器件 多 少

9 功率器件容量 小 大

10 故障时器件损坏程度 高 低

11 可靠性 一般 好

12 可维护性 较复杂 简易

13 重量 轻 重

14 体积 小 大

15 与发电机适应力 较差 好

从以上的比对中可以清晰的看出工频机在很多的方面优于高频机。对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。

输入功率因数：是一个重要指标。提高此项指标不仅可以降低线路损耗、节约电能、消除火灾隐患，还可以减少对市电的谐波污染，提高市电的供电质量，获得较大的经济效益及社会效益。提高输入功率因数的方法由无源功率因数校正技术发展到有源功率因数校正技术。没有采用校正技术的输入功率因数很低，最理想的输入功率因数是1。

电源效率：是指UPS的整机电能利用率，也就是UPS从外部吸收功率与向负载输出功率两者之的比值。这个数值和UPS电源设计线路有密切的关系，高效率的电源可以提高电能的

使用效率，在一定程度上可以降低电源的自身功耗和发热量。通常在线式UPS的电源效率一般能够达到90％以上。如果需要增配大中容量的交流不间断供电设备，最好选用电源效率高的在线式UPS。而其他UPS的电源效率在80％左右。

转换时间：UPS的转换时间是指UPS从市电切换到电池状态或从电池状态切换到市电所需要的时间。通常UPS的转换时间不能大于10ms（毫秒）。

UPS的转换时间指标希望是越小越好，但有些容性负载可以承受短时间的转换，UPS如采用继电器则存在4~10ms的转换时间，对采用电子开关则小一些，关键是看该UPS采用何种技术。通常我们认为后备式与在线互动式有转换时间，在线式UPS则不存在转换时间，即零转换时间。

对于家庭个人使用或SOHO小型办公应用来讲，建议购买具有转换时间的后备式UPS（不要大于10ms），比较合算；而对于交通、银行、证券或大企业等重要型工作，则建议购买零转换时间的在线式UPS。

输出电压频率：一般电网标准频率是50Hz（赫兹）或者60Hz（赫兹），UPS允许市电频率有一定的变化范围，在这个范围内，UPS同步跟踪市电频率，超出则以本机频率输出。这个实际输出的频率就是输出电压频率。

输入电压范：UPS的输入电压范围，即UPS允许市电电压的变化范围，也就是保证UPS不转入电池逆变供电的市电电压范围。范围越大说明UPS适应性越好。一般UPS的输入电压范围应该在160V~270V之间或者更宽。

在正常的输入电压范围内，逆变器（负载）电流由市电提供，而不是电池提供。输入电压范围越宽，UPS电池放电的可能性越小，故电池的寿命就相对延长。因为当地的电压波动情况直接影响UPS的运行，特别是有些地区电网比较恶劣，白天和晚上的电压相差很大。如果UPS 要24小时工作，在如此大的变化范围里，UPS能否工作至关重要。如不能工作，只有转电池，这样一则电池并没有用于真正的断电，二则频繁转电池会影响电池的寿命。如果该UPS的转电池装置为继电器，则对继电器的损坏特别严重，大大增加了UPS的故障率。

当UPS电源以市电供电方式工作过程中，如果输入交流电源的电压高于输入电压上限和低于输入电压下限时，UPS将断开输入交流电源，而切换到电池供电方式。开机输入电压范围和输入电压范围，反映了UPS电源对电网电压变化的适应能力，开机输入电压范围和输入电压范围越宽表示机器对电网电压的波动变化适应能力越强。

浮充和均充都是电池的充电模式。

1． 浮充工作原理：当电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以利用浮充的方式，平衡这种自然放电，小型UPS通常采用浮充模式。

2． 均充工作原理：以定电流和定时间的方式对电池充电，充电较快。在专业维护人员对电池保养时经常用的充电模式，这种模式还有利于激活电池的化学特性。

注：智能型充电器具有根据电池工作状态自动转换浮充和均充的功能，可充分发挥浮充和均充各自的优势，实现快速充电和延长电池寿命。

输出波形对负载有何影响？

答: 一般负载分为三大类，及电阻性负载（如灯泡）、电容性负载（如交换式电源供应器） 及电感性负载（如传动马达）。对正弦波而言，此三类负载均可使用。方波、阶梯波仅可 用于电阻性及电容性负载，因感性负载的反电动势是阶梯波的致命伤，而电容性负载则需 要较高的峰值电压来驱动，方波、阶梯波的产品恰好有高峰值的特性，但因阶梯波有谐波 成份，对某些仪器而言会因为谐波干扰而产生读值错误或误动作。

UPS的额定容量是指UPS的最大输出功率（电压V和电流A的乘积）。

通常市场上所售的UPS电源，容量较小的以“W”（瓦特）为单位来标识；超过1千瓦时，用“VA”（伏安）标识，“W”与“VA”值是有区别的。这就要求我们必须区别具体情况来选择UPS。一般来讲，1千瓦以内的小容量UPS一般都用“W”表示容量，容量在1KVA～500KVA的 UPS 都用VA而不是W来表示容量。

事实上，“W”总是小于等于“VA”。它们之间的换算关系可用如下公式计算出来： W = VA×功率因数。功率因数在0～1之间，它表示了负载电流做的有用功（W）的百分比。只有电热器或电灯泡等的功率因数为1。对于其他设备来说，有一部分负载没有作功。这部分电流是谐波或电抗电流，它是负载特性引起的。由于有这部分电流，所以“ VA”值比“W”值大，在功率因数为1时，“W”和“VA”值相同。

那么在我们为计算机等设备选配UPS电源时，怎样选择合适的UPS容量？若选择不当，通常会出现以下两种情况，一是容量过小，即所谓小马拉大车，很可能会造成设备的损坏；另一种情况是容量过大，造成资金的浪费。因此，正确地选择UPS的容量对网络管理人员来说是一件重要的事情。

一般来讲，UPS在容量选择应考虑以下因素：

1、实际负载情况：P=∑Pi/f

即实际所有负载的总和∑Pi，再除以功率因数f，f=0.6~0.8,即可得到实际负载容量P。

2、预留扩容：

考虑到业务发展的可能，在不大量追加投资情况下，增加UPS输出容量，这可通过两种途径实现：

A：选择可以实现现场扩容的UPS产品，如现在市面上销售的模块化UPS产品。 B：提前购买大容量UPS，但需提前投入大量的资金。

UPS输出电压

UPS输出电压是指市电经过UPS整形、滤波、稳压等一系列措施后输出的供电脑等负载设备使用的电压。这种电压一般都比市电电压干净，没有杂质讯号。通常UPS的输出交流电压应该稳定在220V，不能有过多偏差。

UPS输入电压频率

UPS输入电压频率，即UPS能自动跟踪市电、保持同步的频率范围。一般电网标准频率是50Hz（赫兹）或者是60Hz（赫兹），UPS允许市电频率有一定的变化范围，亦即输入电压频率范围，这个数值可波动范围通常在正负百分之二左右，在这个范围内，UPS同步跟踪市电频率，超出则以本机频率输入。

UPS的标称备用时间是指市电断电后UPS能够供给计算机等设备的最大供电时间。

通常，UPS依备用时间可分为标准型及长效型。标准型UPS备用时间为5-15分钟，长效型为1-8小时。假如您的设备停电时，只需要存盘、退出即可，那选用标准型UPS；假如您的设备停电时，仍须长时间运转，那须选用长效型UPS。

那么UPS备用时间的长短是由什么决定的呢？是由UPS的储能装置，也就是UPS电池决定的，现在的UPS一般都用全密封的免维护铅酸蓄电池作为储能装置，电池容量的大小由"安时数（AH）"这个指标反映，其含义是按规定的电流进行放电的时间。相同电压的电池，安时数大的容量大；相同安时数的电池，电压高的容量大，通常以电压和安时数共同表示电池的容量，如12V/7AH、12V/24AH、12V/38、12V/65AH、12V/100AH。

后备式UPS一般内置4AH或7AH的电池，其备用时间是固定的。如果是个人用户单机使用，这种小型后备式UPS就值得选购。在线式与在线互动式UPS有内置7AH电池的标准机型，也有外配大容量电池组的长效机型，用户可以根据需要实现的备用时间而确定配备多大容量的电池。对于公司，企事业单位等电脑等设备比较多的情况，就有必要选择提供大容量电池组的UPS，以提供更长的备用时间。

功率因数、峰值因数和浪涌系数

功率因数：功率是描述能量传输的参数，直流系统中，功率就是电压与电流的乘积。交流系统中，功率就不是这样一个简简单单的乘积，系统中一部分电流并没有提供给负载，我们称之为谐波电流。由此产生视在功率（VA），大于有功功率。视在功率与有功功率之间存在的系数就是功率因数。考虑到这一点，我们用伏安（VA）来表述视在功率，而用瓦特（W）来表述有功功率。

线形负载的视在功率与有功功率无甚差别，但是对于很多负载来说两者之间的差别很大。计算机设备的功率因数一般为0.65,这就意味着视在功率比有功功率大将近50%。IT类设备，例如服务器，路由器，HUB，存储设备等，电源部分由于采用了功率因数矫正设计，对于电网来说，它们近似于线形负载。相对于日光灯、电机等负载来说，这种负载较为清洁，产生较少的谐波电流。

电池运行时间和UPS的有功功率有关系，但是，很多厂家在注明电池在满载下的运行时间时都标明伏安，而不是瓦特。例如，一台10K的UPS满载下可以运行20分钟，在负载功率因数为0.65的前提下，负载量满载时只有6500W，而此UPS有功功率为9000W，这就意味着实际负载量为6500/9000，即72%。而20分钟的运行时间在实际以瓦特为单位的满负载下就不足20分钟。为了避免造成这种误解，机器的运行时间参数应该以瓦特而不是伏安为基础。

峰值因数：是指电流峰值与平均值的比率，大部分电气设备的峰值因数为1.4,PC机峰值因数为2至3。若负载的峰值因数大于1.4,前端供电设备必须提供负载所需要的峰值电流，否则供电设备的输出电压波形会产生失真。负载峰值因数因前端供电设备的不同而有差异，甚至当负载从一个输入插口移到另一个插口时，峰值因数也会有所变化。目前大家普遍认为峰

值因数是计算机负载所固有的，而实际上，它是负载与电源相互作用的结果。负载的峰值因数数值取决于电网的电压波形，在电源设备输出电压波形为纯正弦波的前提下，没有输入功率因数矫正设计的负载的峰值因数一般为2到3，在电源设备输出电压波形为阶梯波的前提下，此种负载设备的峰值因数一般为1.4至1.9。SU机型在带满载时峰值因数为3，带半载时峰值因数为4，1/4负载时峰值因数为8，BK类产品满载时峰值因数为1.6,半载时为2。

浪涌系数：此参数经常会和

UPS系统中所采用的浪涌抑制相混淆。浪涌系数与UPS的瞬间过载能力有关，是用来表述UPS应对负载启动时产生的瞬间启动电流的数值。电机、压缩机等负载浪涌系数较大。对于计算机类负载来说，浪涌系数是机器正常工作时消耗能量的

1.15倍，对于磁盘阵列等负载来说，此数值为正常工作时所消耗能量的1.5倍。

UPS电源按其工作原理可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。

(1) 后备式UPS：平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几十分钟，主要是让您有时间备份数据，并尽快结束手头工作，其价格也较低。对不是太关键的电脑应用，比如个人家庭用户，就可配小功率的后备式UPS。

（2）在线式UPS：这种UPS一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。

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(3) 这是一种智能化的UPS，所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作（即整流工作状态），给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动式UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点，但其稳频特性能不是十分理想，不适合做常延时的UPS电源。

表一：

表二：

UPS从结构上一般分为直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)两大类。

(1)

(2) 交流UPS

从备用时间分，UPS分为标准型和长效型两种。

一般来说，标准型机内带有电池组，在停电后可以维持较短时间的供电（一般不超过25分钟）；长效型机内不带电池，但增加了充电器，用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间，厂商在设计时会加大充电器容量或加装并联的充电器。

此外,UPS的分类还有其他一些简单的分类，比如从组成原理分为旋转型UPS和静止型UPS；从应用领域分为商业用UPS和工业用UPS；从输出电压的相数分为单相UPS和三相UPS；从容量分为大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。

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