淺議UPS與EPS電源的異同

摘要:從它們的工作原理、使用范圍及發展前景等方面簡單談談UPS與EPS電源的相同點和區別。

關鍵詞:EPS UPS 靜態開關 在線式UPS 后備式UPS

0 引言

EPS中文意思為應急電源，是英語“Emergency(緊急)Power(電力)Supply(供給)”的縮寫;UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible(不間斷的)Power(電力)Supply(供給)”的縮寫。二者都是現在普遍使用的應急供電電源，都采用雙路供電，有市電時用市電供電，而停電時短時間內作為備用應急電源使用。下面咱們從它們的工作原理、使用范圍及發展前景等方面簡單談談UPS與EPS電源的相同點和區別。

一、工作原理

EPS主要由整流器、蓄電池、逆變器、輸出切換單元等部分組成。其基本原理圖如下:

UPS分為在線式UPS和后備式UPS，主要由整流器、蓄電池、逆變器和輸出切換單元等幾部分組成。基本原理圖如下:

整流器:整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流電轉化為直流電的裝置。它有兩個主要功能:一是將交流電變成直流電，經濾波后供給負載，或者供給逆變器;二是給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用;

蓄電池:蓄電池是EPS和UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯而成，其容量大小決定了其維持放電(供電)的時間。其主要功能是:一是當市電正常時，將電能轉換成化學能儲存在電池內部。二是當市電故障時，將化學能轉換成電能提供給逆變器或負載。

逆變器:通俗的講就是一種將直流電轉化為交流電的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路等組成;

AVR自動電壓調節器:是一種密封電子裝置，通過控制低功率的勵磁機磁場，調節勵磁機電樞的整流輸出功率，能在一定范圍內調節和穩定輸出電壓和頻率。

靜態開關:靜態開關又稱靜止開關，它是一種無觸點開關，是用兩個可控硅(SCR)反向并聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制，轉換速度很快。

EPS電源在市電正常時，由市電經過輸出切換裝置給重要負荷供電，同時充電器為蓄電池進行充電;當市電斷電后或電壓超出供電范圍，逆變器啟動，輸出切換裝置將市電供電狀態立即切換到蓄電池供電，為負荷設備提供應急供電;當市電恢復時，應急電源將恢復為市電供電，可靠性較高。EPS采用接觸器實現市電和蓄電池之間的轉換，切換時間較長，大約為0.1—0.25S。

后備式UPS的基本原理跟EPS類似，在市電正常時直接由市電向負載供電，當市電超出其工作范圍或停電時，通過轉換開關轉為電池逆變供電。后備式的電壓輸出有較大的波動，在170V-260V之間，采用高速繼電器實現市電和蓄電池之間的轉換，轉換時間小于10毫秒。后備式UPS價格低廉，容量一般只有0.5-2KVA左右。

在線式UPS在市電正常時，將市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負載提供交流電，在市電異常時，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態，保證無間斷輸出。其特點是，有極寬的輸入電壓范圍，基本無切換時間且輸出電壓穩定精度高，特別適合對電源要求較高的場合，功率大于3KVA的UPS幾乎都是在線式UPS。

EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優質，是選擇逆變優先;而EPS是為保證節能，是選擇市電優先。兩者在整流/充電器和逆變器的設計指標上是有差異的。

2 使用范圍

當今社會，電力供應直接影響國民經濟發展，尤其一些重要的建筑及電信、醫院、銀行、體育場館、機場等重要場所，一旦中斷供電，將造成重大的人身事故或經濟損失。如果是發生火災，后果就更不堪設想。因此EPS和UPS電源被廣泛的應用于人們的生產生活當中，由于EPS和UPS本身特點它們各有不同的用途。

EPS主要用于消防行業的用電設備或其他供電質量要求不高的用電設備，僅強調能持續供電這一功能，在多數應用場合對切換時間并無苛刻要求，對切換時間要求的較寬(0～5s)。EPS結構較簡單，造價較低，效率高(一般可達99%左右)，平時能耗小無噪音，主機壽命長(15-20年)，可適應于電感性、電容性及綜合性負載，需要時可實現變頻軟啟動。EPS電源按性能可以分為3類:

2.1 應急照明和事故照明EPS，輸出功率范圍:(0.5～10)KVA。適應于應急照明和事故照明的照明負載。

2.2 混合負載型EPS，輸出功率范圍:(2.2～800)KVA。除可用于應急照明、事故照明，同時也適應于消防電梯、卷簾門、風機、水泵、淋浴泵、供水泵等電感性負載或混合供電。

2.3 單機軟啟動型EPS，輸出功率范圍:(2.2～800)KVA。適應于高層建筑的電梯、消防風機、消防水泵等大功率的電機負載。

UPS主要應用于計算機、精密電子儀器等用電設備對供電質量要求較高的場所。后備式UPS特點是:結構簡單，體積小、成本低、運行效率高、噪音低。但輸出電壓穩定精度較差，在170V-260V之間，有切換時間。由于性能的限制，出于市場的考慮，容量一般只有0.5-2KVA左右，蓄電池供電只能持續供電幾分鐘到十幾分鐘。一般應用于個人電腦等小型設備。在線式UPS輸入電壓范圍較寬，基本無切換時間且輸出電壓非常穩定，特別適合對電源要求較高的電信、銀行、醫院、機場等重要場合的計算機、精密儀器等，但是成本較高、能耗大，效率較低(一般90%左右)，主機壽命較短(8-10年)。

3 發展前景

EPS和UPS是為了滿足不同性質負載和要求而發展。EPS作為一種可靠的綠色應急供電電源，以其特有的優越性將越來越被人們認識和采用，但隨著EPS技術的成熟和應用范圍的擴大，在一些特殊領域對EPS的切換性能提出了更高要求，如一些高壓氣體放電類燈具(如:金屬鹵化燈、高壓鈉燈等)，常廣泛應用于高速公路、機場、車站等的一些大型公共場所。但是這類高壓氣體放電類燈具有個特性:燈的電源如果中斷時間超過3.8ms以上時就會出現熄滅的情況，燈具需要重新啟動，在此期間會中斷10min左右的照明，這就要求EPS斷電切換時間小于3ms。因此提高EPS切換速度有著非常重要的意義。

UPS在被人們廣泛應用的同時，很多問題也暴露出來，尤其是在線式UPS，結構復雜、體積龐大、工作效率低、發熱嚴重，由于在市電供電時使用逆變器等電力電子元件，對電網電壓波形破壞很大，危害電網正常供電。現在一些廠家生產出了高頻雙變換補償UPS電源，不但大大減少了諧波對電網的危害，而且提高了UPS電源的效率，一個100KVA的高頻機比工頻機每年至少節約5萬度電。這些都是UPS將來發展的方向。

隨著EPS和UPS電源技術的不斷發展和改進，人們將更加廣泛的加以運用。

參考文獻:

[1]張乃國《UPS供電系統應用手冊》電子工業出版社.

[2]周志敏《UPS實用技術—應用于維護》人民郵電出版社.

[3]李成章《應急電源用的EPS和UPS》.