UPS電源技術的性能分析與應用中存在的缺點

摘要:UPS作為備用電源技術，在金融、電力、通信及工業領域的數據信息中心和自動化控制生產線方面得到廣泛的應用，UPS技術對保障供電、金融及通信等的安全、可靠發揮了積極的作用。本文首先分析了UPS的性能，接著對UPS技術的應用現狀及其存在的問題進行了歸納分析。

關鍵詞:UPS性能應用

中圖分類號:TM464文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0121-01

UPS的英文全稱為Uninterruptable Power System，中文意思為“不間斷電源”，實際上是指“交流不間斷電源”，主要的功能是對負載不間斷地提供交流電。UPS采用真空紫外源作為激發源，在工作時，常用稀有氣體的共振線，激發分子或原子的價層電子電離，收集激發電離電子得到光電子能譜。它具有單色性好，分辨率高等特點。可用于分析樣品外殼層軌道結構、能帶結構、空態分布和表面態，以及離子的振動結構、自旋分裂等分裂等方面的信息。正是由于UPS電源可提供高精度、高穩定性的電壓波形與頻率，具有承受電網波動或擾動(波涌、跌落、諧波)、間斷甚至短時停電的能力，以及無論是線性負載或是非線性負載，UPS都有低阻抗輸出的特性，所以，UPS電源系統得到了廣泛的應用。UPS設備的應用諸如郵電、金融、電力、鐵路系統中都有廣泛地使用，尤其在使用大中型計算機的系統中，UPS電源已經成為不可或缺的設備之一。

1 UPS的性能分析

就UPS的分類來說，UPS電源按輸出波形可分為方波輸出和正弦波輸出兩種類型。按其操作方式可分為后備式和在線式兩大類。其中后備式UPS電源的運行原理是:在市電正常供電時，由市電直接向負載提供電源;若當市電供電中斷，蓄電池才對逆變器供電，并由UPS的逆變器對負載提供交流電源。換而言之，UPS電源的逆變器總是處在對負載提供后備供電狀態。在線式的UPS電源的運行原理是:它平時是由交流電→整流→逆變器的方式對負載提供交流電源，如果一旦市電中斷時，UPS改由蓄電池→逆變器方式對負載提供電源。此種狀態一直持續到當蓄電池放電至終了電壓時，由控制電路發出信號去控制自動切換開關，轉換成由另一路交流旁路的市電供電。當市電恢復供電之后，UPS會重新切換到由逆變器對負載提供電源。因而，在正常運行情況下，在線式UPS電源總是由UPS電源的逆變器對負載供電，這就有效地避免了所有由市電電網帶來的任何電源波動及干擾對負載供電所產生的負面影響。

2 UPS電源技術的應用現狀與缺點

2.1 UPS電源技術的應用現狀

在供電系統的使用UPS可以提高供電系統的可靠性的觀念已被絕大部分用戶所接受。借助UPS供電系統提高供電質量的重要性已越來越受到重視，這顯示我國UPS市場已趨于成熟。就目前來說，各種型號規格的UPS的輸出電性能指標已基本上都能滿足對負載供電的要求。如UPS的輸出電壓穩定精度、輸出電壓波形失真度、輸出電壓的動態響應特性、輸出電壓頻率穩定精度、輸出電壓幅值的三相不平衡度、三相負載不平衡能力、市電掉電時輸出電壓的切換時間等，已經不再是購置時衡量性能優劣和影響負載正常運行的因素的主要標準了。

隨著UPS技術的不斷發展和更新，其技術已由雙變換發展到了三變換甚至四變換。但是，其本質無法改變交流變直流、直流變交流的二次變換過程，并且這個變換過程必然需要通過開關元器件的開關特性來實現。然而，而無論是晶閘管、MOS管、IGBT或是晶體管，開關元器件任何一個器件的導通或者關斷都會產生一個相應的感應電壓或是諧波，因此，對于UPS這樣一個由一個開關器件組成、由高速電子開關的結構和技術去形成轉換的系統，諧波的產生是必然的。就UPS的發展趨勢來說，隨著不斷地被開發出來的新技術在實踐中的逐步應用，可以預見，今后UPS電源將向著數字化、智能化、網絡化的方向發展。

2.2 UPS技術的應用中存在的缺點

(1)推廣直流UPS的應用中存在的問題。直流UPS是指將傳統UPS中的交流穩壓輸出改為直流穩壓輸出，與之對應的，由UPS供電的后端變換器也可以并且應該省去原有的輸入整流電路，這就省去了原本重復變換的DC－AC(在UPS中）和AC－DC環節(在UPS的負載中），這使得系統整體結構簡化、效率提高，并且可以降低成本。國內的產商正積極的投入資金進行生產，預計到2015年直流UPS將替代傳統UPS，將占領70%～85%的市場份額。但是，這中產品轉變過程中將存在以下問題:

①直流UPS代替傳統UPS意味著整個供電體系結構的改變，何時甚至是否能被用戶及其后端電源產品產業所接受？包括艾默生在內的世界幾大供應商并未放棄傳統UPS的生產而進入技術成熟，成本低的直流UPS的生產。②單獨的UPS產品可能需要相應設計，如一些如照明等輔助的、但通用的用電設備仍需要交流電源供電。此外，相應的產品標準如何協調產生？綜上所述，直流UPS能否得以推廣應用，關鍵不是技術上的問題，而是產業標準的問題。

(2)應標本兼治。UPS技術只是涉及供電系統可靠性問題的因素之一，然而它僅僅提高UPS設備的可靠性，卻不能從根本上解決其安全性和可靠性的。據統計，由于配電系統中其他環節和人為操作、設備的質量問題、維護問題和安裝問題引起的，或者由于這些問題而誘發UPS產生誤動作乃至發生故障占配電系統故障總數的50%～70%。

(3)技術沒有充分運用。從發展歷程上看，UPS已由原來的獨立電源設備，發展到今天的具有多種通訊方式管理和與IT系統無縫集成的網絡設備。UPS技術正在朝著網絡化、智能化、透明化和多元化方向發展。

(4)設計不規范存在隱患。根據調查發現，很多已經在運行的、特別是在原系統基礎上改造的UPS供電系統，在設計上存在不規范現象，系統配置不盡合理，存在諸多隱患。

(5)傳統UPS投資存在風險。當前已建和正在設計建造的UPS供電系統中，普遍存在資源浪費和生命周期成本問題。更大的投資風險在于，由于直流UPS具有生產技術成熟、成本低，結構簡單等特點，而傳統UPS只具備使用和市場成熟的特點。因此，從未來的發展趨勢來看，直流UPS取代傳統UPS只是時間問題。所以說，投資傳統UPS的風險相當大。

3 結語

隨著該領域技術的發展，UPS的發展趨向小型化、高效率、高可靠性。網絡智能化UPS技術和全數字化UPS技術的出現，不但提供完全可靠的網絡電源管理，也為環保、節能提供了解決方案。因此，UPS電源技術的發展趨勢是逐步向小型網絡智能化和全數字方向。相信隨著技術的不斷進步，UPS技術在不久的將來必定開辟一個更新的領域。

參考文獻

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