不間斷電源UPS伴隨計(jì)算機(jī)誕生以來發(fā)展迅速。而逆變技術(shù)自出現(xiàn)之日起,便一直是UPS技術(shù)進(jìn)步的主要部分,其核心部件——功率器件的發(fā)展由原先的可控硅、晶體管到MOS管、絕緣門限晶體管(IGBT),今天IGBT已成為眾多UPS制造商爭先采用的逆變器件。同時(shí),UPS的控制電路的發(fā)展也很快,由起初的分立元件的簡單控制發(fā)展到今天的微處理機(jī)控制,由硬件控制又發(fā)展到軟件控制繼而到聯(lián)網(wǎng)功能,這方面的技術(shù)發(fā)展已越來越顯示出智能化和多功能化的趨勢。以美國的APC公司為例,其生產(chǎn)的UPS甚至在每個(gè)電池箱中都安裝了微處理機(jī)以監(jiān)視這些電池的狀態(tài),并可使計(jì)算機(jī)按照事先設(shè)定的順序自動(dòng)開、關(guān)機(jī),甚至能夠?qū)Νh(huán)境溫度、濕度和煙霧進(jìn)行監(jiān)視、通過聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控等。從UPS的工作方式和結(jié)構(gòu)來看,一般分為后備式(OFFLINE)和在線式(ONLINE),其主體結(jié)構(gòu)大致相同,主要包括:整流(充電)器、蓄電池、逆變器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等四個(gè)部分。二者的區(qū)別主要是工作方式:后備式UPS只有在市電異常時(shí)才啟動(dòng)逆變器,而在線式UPS的逆變器則自始至終都在工作。后備式UPS有著效率高、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn),但供電質(zhì)量差一些,而在線式UPS雖然供

電質(zhì)量高,但價(jià)格比后備式貴得多。這幾年UPS市場上出現(xiàn)了一種新的技術(shù),即以美國APC公司為代表的在線互動(dòng)式,這是一種兼顧了后備式和在線式兩種UPS優(yōu)點(diǎn)的第三代UPS產(chǎn)品,并且很快得到了用戶的認(rèn)可。它的出現(xiàn)無疑對原來的UPS市場和固有的技術(shù)觀念是一個(gè)沖擊,因而有一些似是而非的概念使一些用戶在心理上產(chǎn)生了一些疑惑,這里我們就在線互動(dòng)式和傳統(tǒng)在線式UPS的幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行一些比較。

首先,UPS工作時(shí)存在著兩種切換:即市電異常時(shí)的切換和逆變器過載或故障時(shí)的切換,在線互動(dòng)式小功率UPS在任何情況下的切換時(shí)間都是一樣的,即2ms,筆者曾對APC Smart 900型的UPS作過測試,和其說明書上完全相符。而傳統(tǒng)在線式UPS的兩種切換是不一樣的。事實(shí)上,在市電異常時(shí),此種UPS不存在切換,只是在整流電壓低于電池電壓時(shí),電池由原來的充電狀態(tài)轉(zhuǎn)為放電狀態(tài)而已,其實(shí)無所謂"切換時(shí)間"。但若逆變器過載或故障時(shí),則必須將負(fù)載切換到旁路上去,這個(gè)切換過程不可能為零;而當(dāng)逆變器恢復(fù)正常后,負(fù)載又必須由旁路切換回逆變器上,仍然有切換時(shí)間,尤其是許多小功率UPS的切換要靠繼電器實(shí)現(xiàn),其切換時(shí)間就更長了(除非另加儲能環(huán)節(jié))。以往的小功率在線式UPS說明書上大都標(biāo)明切換時(shí)間為"0",實(shí)際上是不確切的。然而更為重要的是,幾毫秒的切換時(shí)間對電腦是否有影響?回答是否定的——?jiǎng)e說幾毫秒,甚至幾十毫秒的斷電對電腦都是影響不大的,這要從以下兩個(gè)方面來討論:其一,我們只要分析一下電腦電源原理和波形圖就可以知道,在市電(或UPS)正弦波一個(gè)周期(20毫秒)中,電腦和UPS的斷開時(shí)間約15毫秒,遠(yuǎn)大于一般規(guī)定的5毫秒以下的切換時(shí)間。從這個(gè)觀點(diǎn)上說,UPS的幾毫秒的切換時(shí)間根本不影響電腦的正常工作。其二,實(shí)驗(yàn)證明,計(jì)算機(jī)電路本身具有的儲能裝置——電容就能在斷電狀態(tài)中維持計(jì)算機(jī)滿負(fù)荷工作50～60毫秒的時(shí)間。由以上分析可以說明,幾毫秒的切換時(shí)間對電腦而言可以不計(jì)。筆者曾測出某UPS 500的切換時(shí)間為45毫秒,而這種UPS的銷量還相當(dāng)大。

UPS電池的容量選擇

蓄電池容量的確定是UPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。過高和過低的電池容量對于UPS 系統(tǒng)的運(yùn)行都是不利的。容量過高，則增加投資成本，且易導(dǎo)致電池小電流深放電，造成電池性的損壞；容量過低，則不能滿足負(fù)載不間斷供電的要求，且大電流的充放電將縮短電池使用壽命。所以，正確選擇與UPS 容量和負(fù)載容量相適應(yīng)的蓄電池容量是控制UPS 系統(tǒng)投資成本，保證不間斷供電可靠性的關(guān)鍵。

3.1 蓄電池放電時(shí)間的確定

UPS 根據(jù)后備時(shí)間可分為標(biāo)準(zhǔn)型和長效型兩種。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)內(nèi)帶有電池組，在停電后可以持續(xù)較短時(shí)間的供電，一般不超過25 rain；長效型機(jī)內(nèi)不帶電池，用戶可外接多組電池，以滿足長時(shí)間停電時(shí)持續(xù)供電的需要，一般滿載配置可達(dá)數(shù)小時(shí)以上。

UPS電池后備時(shí)間確定的主要依據(jù)是市電供電類別。不同的供電類別，蓄電池的后備時(shí)間是不同的。一類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間0.5 h- 1 h配置；二類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間1 h- 2 h配置；三類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間2 h-8 h配置；四類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間8 h-10 h配置。然而，電池后備時(shí)間受電池成本、安裝空間、回充時(shí)間等因素的限制，大多數(shù)UPS電池后備時(shí)間以不超過2 h為宜。在電力環(huán)境較差、停電較頻繁的地區(qū)，可以采用UPS與發(fā)電機(jī)配合供電的方式，提高UPS供電可靠性。

3.2 UPS電池容量計(jì)算

掌握UPS電池的容量計(jì)算方法，對選購電池很有幫助。UPS電池容量在負(fù)載一定時(shí)，可依下列公式計(jì)算：

C=W*T/( Ef *η*Vf)

C：電池容量(Ah)

W：負(fù)載容量(W)

T：放電時(shí)間(h)

Ef：機(jī)器轉(zhuǎn)換效率(約0.6～0.75)

η： 電池放電效率(約0.7～0.8)

Vf ：機(jī)器截止電壓

UPS電池的充電模式

4．1 恒流充電

恒流充電是用分段恒流的方法進(jìn)行充電。一般是通過充電裝置自身調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的?？梢匀我膺x擇和調(diào)整充電電流，適應(yīng)性較強(qiáng)，特別適用于小電流長時(shí)間充電，也有利于容量恢復(fù)較慢的蓄電池充電。缺點(diǎn)是初始充電電流過小，充電后期充電電流又過大充電時(shí)間長、析出氣體多、對極板的沖擊較大、能耗較高、效率較低(不超過65％)，在充電過程中需有人看守，一般在初充電和在小電流進(jìn)行去硫充電才使用。因恒流充電的變型是分段恒流充電，所以充電時(shí)為避免充電后期電流過大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整充電電流，還應(yīng)注意充電電流的大小、充電時(shí)間、轉(zhuǎn)換電流的時(shí)機(jī)及充電終止電壓的選取等，應(yīng)嚴(yán)格按照充電的規(guī)范(表1)來操作。