UPS不間斷電源的奧秘

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以往我們通常都是看到商業(yè)辦公環(huán)境使用這種設(shè)備，在國(guó)內(nèi)電網(wǎng)和供電不穩(wěn)定時(shí)，家庭中也曾常見為冰箱等電器準(zhǔn)備的類似產(chǎn)品。而今隨著日常IT設(shè)備使用需求的提升，家庭用戶也需要考慮是否配備一個(gè)UPS不間斷電源了。比如說家用NAS服務(wù)，異常斷電或者電壓不穩(wěn)，很容易造成存儲(chǔ)設(shè)備不可逆的損壞;再或者是在家辦公的時(shí)候，在斷電時(shí)非常容易導(dǎo)致文件損壞，丟失重要數(shù)據(jù)，甚至是設(shè)備損壞。即使是已經(jīng)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也不安全，先不說高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械硬盤突然掉電對(duì)盤面的損傷，即使是可以快速存儲(chǔ)的高速固態(tài)硬盤，看起來不像機(jī)械硬盤那樣易損，其存儲(chǔ)機(jī)制也同樣依賴電力，因?yàn)楹芏鄶?shù)據(jù)會(huì)先保存在大容量緩存中逐步寫入閃存，所以掉電后這部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)不全無法讀取是必然的。

顯然，現(xiàn)在家庭配置一個(gè)UPS不間斷電源的需求是十分明確的，但是UPS不間斷電源也分為好幾種，它們之間的差別可是非常明顯的，今天筆者就和大家分享下關(guān)于UPS不間斷電源的種種知識(shí)。

UPS從何而來

1934年，John J Hanley發(fā)明了一項(xiàng)專利，名為“Apparatus For Maintaining An Unfailing andUninterrupted Supply of Electrical Energy”，意思就是“保持電力不間斷供應(yīng)的裝置”，這臺(tái)設(shè)備發(fā)明的初衷，是保障停電期間鐵路系統(tǒng)的信號(hào)燈可以正常工作，從而保護(hù)乘客安全。

現(xiàn)代的UPS不間斷電源就是由這一裝置逐漸改善而來，它可以充分應(yīng)對(duì)電力供應(yīng)時(shí)可能出現(xiàn)的以下情況：

停電（供電停止工作，無電壓輸出）

壓降（亦稱下陷，供電電壓低于標(biāo)稱電壓15%?20%，時(shí)間可能持續(xù)數(shù)秒）

電涌（亦稱浪涌、突波，供電電壓瞬間高于標(biāo)稱電壓10%以上，時(shí)間持續(xù)數(shù)秒）

持續(xù)欠壓

持續(xù)過壓

線噪（因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁干擾）

頻率漂移（發(fā)電機(jī)不穩(wěn)定造成的供電頻率偏差）

開關(guān)瞬態(tài)（亦稱暫態(tài)，由電氣設(shè)備開關(guān)或放電造成的電壓偏差，持續(xù)時(shí)間極短，僅數(shù)納秒）

諧波（供電中由非線性特性的電氣設(shè)備產(chǎn)生的對(duì)交流電正弦波形的干擾）

要注意，這些問題多半不是電網(wǎng)供電造成的，很大一部分原因是自己所處環(huán)境內(nèi)，內(nèi)裝電力線路的問題。

大分類UPS不間斷電源是這兩種

飛輪式UPS不間斷電源

在使用電池的時(shí)代之前，UPS不間斷電源曾經(jīng)使用飛輪和內(nèi)燃機(jī)為負(fù)載提供電力供應(yīng)，這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉(zhuǎn)式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動(dòng)機(jī)、飛輪、柴油機(jī)（或汽油機(jī)）及發(fā)電機(jī)等組成。在電網(wǎng)供電的情況下，由整流器提供的直流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，并且?guī)Оl(fā)電機(jī)為負(fù)載供電。由于飛輪的慣性作用，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以保持均衡，此時(shí)不間斷電源起過濾電網(wǎng)干擾的作用。當(dāng)電網(wǎng)斷電后，飛輪繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，替代原有電網(wǎng)為負(fù)載供電。

由于飛輪式不間斷電源使用內(nèi)燃機(jī)提供電力，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音同時(shí)體積也較大，因此目前一般僅被用于應(yīng)急情況和一些自然狀況惡劣的場(chǎng)合，通常情況下不間斷電源會(huì)使用蓄電池來提供電力。當(dāng)然，民用（包括商用及家用）不會(huì)見到這類設(shè)備的出現(xiàn)。

蓄電池式UPS不間斷電源

自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)通用電氣公司研究生產(chǎn)UPS不間斷電源以來，UPS不間斷電源一直在被改進(jìn)，但是其基本原理沒有重大變化。現(xiàn)代常見的UPS不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接供電源，另一端連接電器負(fù)載。在供電電壓正常的情況下，不間斷電源利用供電電源為自身充電，在電力供應(yīng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，不間斷電源將存儲(chǔ)于電池中的電能釋放，供負(fù)載的設(shè)備使用。可以說，現(xiàn)在我們絕大多數(shù)情況下看到的UPS不間斷電源，都是蓄電池式的。它按工作方式通常分為在線式、在線互動(dòng)式和后備式（亦稱為離線式）三種類型。

（一）后備式Standby UPS不間斷電源

后備式又稱為離線式不斷電系統(tǒng)（Off-LineUPS），它只是“備援”性質(zhì)的UPS，電力接入直接供電給用電設(shè)備也為電池充電（NormalMode），一旦供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電了，電網(wǎng)供電的回路會(huì)自動(dòng)切斷，電池的直流電會(huì)被轉(zhuǎn)換成交流電接手供電的任務(wù)（BatteryMode），直到供電恢復(fù)正常。所以UPS只有在電網(wǎng)供電停電了才會(huì)介入供電，不過從直流電轉(zhuǎn)換的交流電是方波，只限于供電給電容型負(fù)載，如電腦之類。而如果逆變器為正弦波逆變器，則可供電給電感性負(fù)載設(shè)備，例如帶有電機(jī)的電風(fēng)扇之類。當(dāng)然了，我們主要還是在使用正弦波逆變器的電子設(shè)備上，倒也不必特別在意。