浅析UPS的应用与维护2

浅析UPS的原理及应用与维护

荣 霞

[摘 要] 本文介绍了UPS电源系统的基本组成、原理及特点，并对如何对其全面、完善维护做了详细的阐述。以此来提高UPS的使用水平，延长UPS的使用寿命。

[主题词] 不间断电源UPS 在线式UPS 电池 1 概述

随着计算机网络技术、全球化通信技术和高精尖的精密仪器在各大企业中使用，对供电质量提出了越来越高的要求。但现有的市电系统存在着许多不稳定因素，如市电电网供电不足、供电线路上负荷切换频繁造成电压波动大、干扰严重等，使电网电压值、频率等指标都难达到供电要求。另外，意外的自然和人为事故，如雷击、地震、电源插头地错误拔插等，也会危害电力的正常供应，一旦供电突然中断将造成系统中数据资料不同程度的损坏、丢失 ，严重时还会导致计算机及网络系统硬件的不可恢复性损坏，从而影响企业正常的生产工作。因此，为全面改善供电质量，需要一种能够提供高质量、无时间中断的供电交流电源，这就是不间断电源——UPS（Uninterruptible Power Supply）

UPS 作为保护性电源设备。不仅能够为负载提供连续稳定的电能，而且输出的电源还非常纯净，没有干扰，是一种高质量的不间断电源系统。它主要服务于计算机、网络系统或其它精密仪器设备中，在保护计算机数据，改善电能质量，防止停电和电网污染对设备设施造成危害等方面起着很重要的作用。 2 UPS的应用及其工作原理 2．1 UPS的应用

UPS的应用主要体现在以下三个方面：

（1）防止突然断电给各种设备造成损害，引起数据丢失与出错；

（2）消除供电系统中产生的诸如浪涌、谐波干扰、频率漂移、波形断续、电压过高或过低等现象，避免各类设备的电子元器件受破坏性损害；

（3）抑制电网中其他用电设备产生的诸如高频信号等杂波，以免除因杂波造成数据传输失效等故障。 2.2 UPS的分类

UPS分类的方法很多，通常按工作方式分类可分为3大类，即离线式、在线式和线上互动式。现就他们的工作方式和各项性能指标进行分述如下： （1）离线式UPS（OFF LINE）

离线式UPS也被称为后备式UPS。它是UPS的最初形式，应用广泛，技术成熟，一般只用小功率范围。当电网电压在正常范围之内（175V—250v）时，将输出电压滤波后直接输出，给设备供电。当电网电压超出正常范围时，则切断原来的供电回路，改由电池供电，电池的直流电压经过逆变电路转换成交流输出电压。这种UPS对电压的频率不稳、波形畸变以及从电网侵入的干扰等不良影响基本上没有任何改善。主要适用于市电波动不大、对供电质量要求不高的场合。

（2）在线式UPS（ON LINE）

在线式UPS在市电正常时，由市电 整流 逆变 输出，而市电不正常时，由电池 逆变 输出。因此在线式UPS不管市电是否正常，均通过逆变器变成稳定的正弦波电压对负载供电，从而从根本上消除了市电电网的电压波动和干扰对负载的影响。在线式UPS由市电供电转换成电池供电时的切换时间很短，一般不超过150μs，可以认为是零切换，从而实现了真正意义上的不间断电

源，适用于对供电有严格要求的场合。

（3） 线上互动式UPS （Line Interactive）

这是一种智能化的UPS，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。虽然，线上互动UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，但它的稳频特性不够理想，在功能和转换时间上都逊于在线式UPS。所以，一般都采用在线式UPS。 2．3 UPS工作原理

UPS不间断电源是一种含有电池（储能装置）和控制电路，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源。它的基本结构包括以下5个部分：整流电路、充电电路、逆变电路、电池及检控电路。它的功能分别是:整流电路：将不稳定的三相交流电变换为直流电，完成对储能机构充电，同时通过逆变器向负载供电。（2）充电电路：将市电进行滤波、整流，转换成直流电对电池进行充电。（3）逆变电路：将整流电路所得的直流电压压或者电池的电能变换成稳定的交流电压。（4）电池（储能机构）：是UPS的关键部位。当市电正常时，电池从电网吸收能量储存起来；当当市电中断时，电池将电能释放出来，供逆变器使用。（5）测控电路：是UPS的大脑，设置和控制整流器、逆变器；控制电池的充放电；对UPS的工作状态、电池状态进行监控的状况检测、显示及报警电路。

UPS工作原理是：当市电正常时，通过UPS内部的整流、稳压、滤波，直接输出220V电压，并对机内的电池组浮充电，电池及逆变等器件都处于后备状态；当市电不正常时，电池的直流电经逆变器转换成交流电供负载使用，只是其输出电压质量会更高，保证无间断输出。其工作原理图以在线式UPS为例如下图1所示：

3 UPS的使用与维护

UPS电源因其智能化程度高，储能电池采用了免维护电池，这虽给使用带来了许多便利，但在使用过程中还应在多方面引起注意，才能保证使用安全，延长寿命。

3.1 UPS电源开、关机

（1)正常的开机顺序

由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损坏。因此 ,在使用时应尽量减

小冲击电流带来的损害。

一般UPS在旁路工作时，抗冲击能力较强,我们可以利用这一特点在开机时采用以下方式进行：先送市电给UPS，使其处于旁路工作,再逐个打开负载,先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较小的负载,然后UPS面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能将所有负载同时开启,也不可带载开机。

（2)正常的关机顺序

关机顺序如下：先逐个关闭负载，再将UPS面板关机,使UPS处于旁路工作而充电器继续对电池组充电。如果需要UPS输出，将UPS完全关闭,则再将输入市电断开即可。

3.2 UPS电源系统使用注意事项

（1) UPS电源主机对环境温度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但储能电池则对温度要求较高，标准使用温度为25℃，平时不能超过+15℃～+30℃。温度太低，会使储电池容量下降。温度太高，电池寿命会降低。

(2) 因为UPS本身已具有稳压功能，在UPS的输入端或输出端均不要接抗干扰的交流稳压电源。尤其是后备式UPS的输入端或输出端接入交流稳压电源不但没有好处，反而易产生共振，从而影响输出电压的质量，甚至造成UPS的损坏。

(3) 严禁频繁地关闭和开启UPS电源。一般要求在关闭UPS电源后，至少等待5秒钟后才能开启UPS电源，否则，UPS电源可能进入“启动失败”的状态，即UPS电源进入既无市电输出，又无逆变输出的状态。

(4)UPS最佳负载功率通常为标准功率的30～60%，不宜长期空载使用，禁止超负载使用。

(5 )UPS输出端口不宜接带有感性的负载。因为感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3～4倍，这样就会引起UPS的瞬时超载,造成UPS逆变器的损坏。感性负载包括夏天常用的电风扇、冰箱等。

(6)当同一台UPS接有多个负载时，应避免所有负载同时开机。因为负载在开机的瞬间有很大的浪涌电流，造成很大的冲击负载。如果所有的负载同时开机，会造成UPS 输出电压短时间严重下跌，造成UPS逆变失败。正常启机的方法是按负载浪涌电流从大到小的顺序开启。 3.3 UPS日常维护：

(1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。一般每季度应彻底清洁一次。

(2)在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此检查导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。

(3)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变，这部分的维护工作仍是非常重要的。为此日常维护时应注意以下几点：

a. 严禁对UPS电源的电池组过电流充电。因为过电流充电容易造成电池内部的正、负极板弯曲，板表面的活性物质脱落，造成电池可供使用容量下降，以致损坏电池。

b. 严禁对UPS电源的电池组过电压充电。因为过电压充电会造成电池中的电解液所含的水被电解成氢和氧而逸出，从而缩短电池的使用寿命。

c. 严禁对UPS电源的电池组过度放电。因为过度放电容易使电池的内部极板表面的硫酸盐化，其结果是导致电池的内阻增大，甚至使个别电池产生“反

极”现象，造成电池的永久性损坏。

d. 由于储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应每年进行一次放电。

e. 电池是比较娇贵的，要求在0～30℃环境中工作，在25℃时效率最高。因此，在冬、夏季一定要注意UPS的工作环境。温度高了会缩短电池寿命，温度低了，将达不到标称的延时。

(4)最后要强调的是，在定期维护中，一定要注意安全操作，坚决要杜绝触电事故和电池短路引起的爆炸。 5 结论

保证任何情况下的正常供电，是石化管道企业的重要基础。因此,除市电电网正常供电外，还需配备UPS电源。而正确、安全使用、维护UPS，可以延长UPS电源的使用寿命，提高供电的可靠性和稳定性，给我们的安全生产提供一个放心的使用环境。同时，不要因为UPS电源高智能、免维护的特点而忽略了本应进行的日常维护工作，因为预防在任何时候都是设备安全运行的重要保障。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bvbo.html