不間斷電源又名UPS不間斷電源或UPS電源，它是一種電力輔助備用電源，當(dāng)主輸入電源發(fā)生故障或斷電時(shí)。它從存儲(chǔ)在電池、超級(jí)電容器或機(jī)械存儲(chǔ)方法中的能量中即時(shí)提供電力。為敏感電子設(shè)備，例如：計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心和關(guān)鍵工作設(shè)備提供臨時(shí)電源，為需要可靠且一致的電源，并且可能會(huì)因突然停電而受到損害的設(shè)備提供有力的保護(hù)。UPS不間斷電源填補(bǔ)了在幾分鐘內(nèi)停電和恢復(fù)穩(wěn)定供電之間的空白。

由于能量可以以不同的方式存儲(chǔ)，因此不間斷電源采取不同的形式。最常見的類型是可充電電池，插入交流（AC）插座。當(dāng)出現(xiàn)電壓下降、停電、浪涌或頻率變化時(shí)，UPS會(huì)立即啟動(dòng)，以防止損壞電氣設(shè)備。

雖然超級(jí)電容器和電池很常見，但也使用機(jī)械非電池。機(jī)械式UPS的類型包括電動(dòng)發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)式UPS和飛輪式UPS，它們使用機(jī)械系統(tǒng)像電池一樣。這三種機(jī)械方法是真空故障斷路器，它利用真空技術(shù)中斷電氣故障以保護(hù)配電系統(tǒng)。

一、 不間斷電源的工作原理：

對(duì)當(dāng)今互聯(lián)技術(shù)的運(yùn)營重要的因素之一是清潔的連續(xù)電力，這需要使用可靠的備用電源系統(tǒng)，幫助公司避免停機(jī)的負(fù)面后果。不間斷電源是在發(fā)生電源故障時(shí)供電的備用解決方案。它們可以正確關(guān)閉敏感設(shè)備并防止數(shù)據(jù)丟失。

除了作為一種安全裝置外，UPS不間斷電源還有其他方面可以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它們保護(hù)電子設(shè)備免受電壓浪涌和驟降、完全電源故障和不安全的輸出電壓波動(dòng)的影響。這些因素中的每一個(gè)都會(huì)損壞電子設(shè)備、影響設(shè)備性能并危及關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。

不間斷電源系統(tǒng)是保證可靠性和保護(hù)重要電子設(shè)備的重要工具。UPS電源的最終目標(biāo)是保護(hù)所有形式的電氣設(shè)備免受任何形式的電源異常的影響。

二、UPS不間斷電源的類型：

UPS不間斷電源的三大類是：備用式、線路交互式和在線雙轉(zhuǎn)換。備用和線路交互式UPS不間斷電源系統(tǒng)被稱為單轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，備用是兩者中最基本的。在線雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源系統(tǒng)專為復(fù)雜的電源支持而設(shè)計(jì)，并不斷激活。在線雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源的一種獨(dú)特形式是多模式，它結(jié)合了兩種基本UPS電源類型的功能。

這三種類型的UPS不間斷電源能夠滿足廣泛的應(yīng)用、設(shè)備和電子過程的需求。他們的目標(biāo)是在長(zhǎng)期或臨時(shí)恢復(fù)電源之前在電源故障期間保持設(shè)備的運(yùn)行。

1．備用UPS電源：備用UPS電源是最基本的UPS電源形式，可在停電期間提供短期電池供電。當(dāng)輸入功率發(fā)生變化時(shí)，備用UPS電源從電池提供直流（DC）電源，該電池由用于運(yùn)行連接設(shè)備的逆變器轉(zhuǎn)換為交流電源。

2．線路交互式UPS電源：線路交互式UPS電源使用調(diào)節(jié)低電壓和過電壓的自相變壓器，在不使用電池的情況下糾正功率波動(dòng)。它們?cè)谕ｋ娖陂g自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓并支持系統(tǒng)。與備用UPS電源一樣，線路交互式UPS電源使用逆變器將電池電轉(zhuǎn)換為交流電。

3．在線雙轉(zhuǎn)換UPS電源：在線式UPS電源，也稱為雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源，是將輸入交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源并轉(zhuǎn)換回交流電源的UPS不間斷電源系統(tǒng)。它們使用隔離直流電源運(yùn)行，傳輸時(shí)間為零。使用在線UPS不間斷電源，輸入的交流電源傳輸?shù)秸髌?，在那里轉(zhuǎn)換為直流電源。直流電從整流器開始，在輸送到電子設(shè)備之前經(jīng)過反相。

在線雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源可提供高效的功率校正。它們用于高密度計(jì)算機(jī)情況、大型數(shù)據(jù)中心和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。在線雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源的部分效率在于它們能夠調(diào)節(jié)輸入電流以為電池系統(tǒng)充電。

多模UPS電源：多模UPS電源使用單轉(zhuǎn)換和雙轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能來提供更高的保護(hù)和更高的效率。它們?cè)谡］斎牍β蕳l件下充當(dāng)線路交互式UPS電源。當(dāng)主電源出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，它們會(huì)改變?yōu)殡p轉(zhuǎn)換模式，以更好地隔離受影響的設(shè)備。多模式系統(tǒng)通過在不同模式下運(yùn)行實(shí)現(xiàn)99%的效率。

多模式系統(tǒng)根據(jù)電子設(shè)備的需求轉(zhuǎn)向最佳作模式。多模UPS不間斷電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在差異，有些具有雙轉(zhuǎn)換模式和多模式，而另一些則具有高效節(jié)能模式和高級(jí)電源保護(hù)模式。在所有情況下，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到主電源出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)在各種模式之間切換。

三電平絕緣柵雙極晶體管（IGBT）UPS電源技術(shù)可降低開關(guān)和功率轉(zhuǎn)換損耗。新的多模技術(shù)使用精密干擾分析儀和響應(yīng)式監(jiān)控，在主電源和UPS調(diào)節(jié)電源之間實(shí)現(xiàn)高精度和無縫切換。在這些系統(tǒng)中，UPS電源的運(yùn)行時(shí)間更短，傳輸速度更高。

三、不間斷電源的工作原理：

UPS不間斷電源持續(xù)接收并監(jiān)控來自主電源的電壓。如果提供的電壓丟失或不穩(wěn)定，UPS不間斷電源會(huì)自動(dòng)切換到備用電源。UPS不間斷電源的總體目的是保護(hù)電子設(shè)備和設(shè)備免受電涌、驟降和功率尖峰的影響，這對(duì)于現(xiàn)代商業(yè)和工業(yè)都很重要。備用電源的數(shù)量和長(zhǎng)度取決于UPS不間斷電源的功率容量及其補(bǔ)充的負(fù)載。

停電始終是一個(gè)潛在的威脅。大多數(shù)企業(yè)在停電方面使用的應(yīng)對(duì)措施是安裝發(fā)電機(jī)，在主電源中斷時(shí)提供電力。雖然這是一個(gè)合乎邏輯的解決方案，但對(duì)敏感設(shè)備的保護(hù)還不夠。

發(fā)電機(jī)為關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備提供電力支持，例如IT、交流、供暖和各種形式的電子設(shè)備。負(fù)載要求的頻繁變化使發(fā)電機(jī)難以保持一致的輸出。這些類型的變化可以通過在線雙轉(zhuǎn)換不間斷電源來處理，該電源可以調(diào)節(jié)功率并能夠接受功率頻率的變化。

四、UPS不間斷電源系統(tǒng)的組件：

UPS不間斷電源系統(tǒng)的類型多種多樣，從用于數(shù)據(jù)中心和醫(yī)院的系統(tǒng)到保護(hù)工業(yè)運(yùn)營和其他類型應(yīng)用的單相UPS電源系統(tǒng)。盡管UPS不間斷電源系統(tǒng)的尺寸各不相同，但所有類型都有四個(gè)基本組件，即電池、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）、整流器和逆變器。圍繞這四個(gè)基本組件是UPS不間斷電源的其他功能，它們?yōu)橄到y(tǒng)提供了額外的方面以增強(qiáng)其性能。

1．電池：所有UPS不間斷電源系統(tǒng)的核心是電池，可在停電或停機(jī)期間供電。電池在市電故障期間或出現(xiàn)導(dǎo)致功率波動(dòng)的異常情況時(shí)自動(dòng)連接到負(fù)載。所有UPS不間斷電源系統(tǒng)都至少有一個(gè)電池，有些系統(tǒng)具有多個(gè)電池串，以增加運(yùn)行時(shí)間和冗余。電池串的獨(dú)特結(jié)構(gòu)通過使用多個(gè)電池為系統(tǒng)提供保護(hù)，以覆蓋任何一個(gè)或多個(gè)電池的潛在故障。

2．自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS）：當(dāng)停電時(shí)，ATS會(huì)自動(dòng)將電力從主電源傳輸?shù)経PS電源主機(jī)。它們非常適合低于10千伏安培（kVA）且無法在并聯(lián)配置中運(yùn)行的小型UPS電源裝置。ATS有兩個(gè)交流電源輸入源，“A”和“B”，如果第一個(gè)發(fā)生故障，一個(gè)提供電源。它們可用于即插即用負(fù)載，代替配電單元（PDU）。ATS可防止短路，并可以遠(yuǎn)程打開和關(guān)閉輸出。

ATS的配置可以采用三種形式?！癆”可以由UPS電源的輸出供電，而“B”可以由主電源供電?！癆”和“B”可以由兩個(gè)獨(dú)立的UPS電源輸出或單獨(dú)的主電源供電。多開關(guān)ATS為八個(gè)10AIEC公用事業(yè)或一個(gè)16AIEC供電，該系統(tǒng)具有來自兩個(gè)主電源或兩個(gè)UPS電源系統(tǒng)的兩條電源線。

3．整流器：UPS不間斷電源整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并可以接受廣泛的輸入電壓波動(dòng)，這使得UPS不間斷電源系統(tǒng)能夠在不激活電池的情況下處理過載或浪涌。當(dāng)直流電源路由到逆變器時(shí)，它們負(fù)責(zé)為一個(gè)或多個(gè)電池充電。對(duì)于較大的UPS不間斷電源系統(tǒng)，整流器可能具有電池充電器，而較小的系統(tǒng)（低于3kVA）的電池充電器和整流器可能是單獨(dú)的組件。

整流器的正常功能是為電池充電并使其保持最佳工作狀態(tài)，并為其他負(fù)載提供直流電。整流器安裝有UPS不間斷電源系統(tǒng)使用的電池類型，可以是鉛酸電池（Pb）、鋰離子電池或鎳鎘電池（NiCd）。鉛電池有浮動(dòng)和充電兩種電流水平，而開放式鉛電池和鎳鎘電池則使用三種電流水平，即浮動(dòng)、快速充電和深度充電。鋰離子電池因其卓越的能量密度、快速充電和長(zhǎng)壽命而成為廣泛使用的電池。

4．逆變器：對(duì)于在線UPS不間斷電源系統(tǒng)，逆變器是雙轉(zhuǎn)換過程的一個(gè)重要方面，可作為電涌、尖峰和電噪聲的過濾器。整流器轉(zhuǎn)換的直流電被路由到逆變器，逆變器將直流電轉(zhuǎn)換回負(fù)載所需的交流輸出。對(duì)于在線UPS不間斷電源系統(tǒng)，逆變器是輸出的一部分。逆變器為電池充電，并在輸入故障期間依賴電池供電。

雖然逆變器可以獨(dú)立接收來自太陽能或電池的直流電并將其轉(zhuǎn)換為交流電流，但在UPS不間斷電源系統(tǒng)中，它們是一種公用交互式逆變器，是電源單元的一部分。獨(dú)立逆變器和UPS不間斷電源系統(tǒng)逆變器之間的區(qū)別在于它們的響應(yīng)時(shí)間，UPS不間斷電源系統(tǒng)在10毫秒內(nèi)切換，而獨(dú)立逆變器在大約500毫秒內(nèi)切換。

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）是一種逆變器，它使用絕緣柵雙極晶體管將直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流。IGBT逆變器能夠以低損耗處理大額定功率，是與UPS不間斷電源系統(tǒng)一起使用的常見選擇。它們確?？焖?、快速、快速的切換。

集成柵極換向晶閘管（IGCT）逆變器能夠處理高于IGBT逆變器的電壓水平。它們堅(jiān)固耐用，以堅(jiān)固耐用和有彈性而聞名。IGCT的關(guān)斷速度是它們與IGBT逆變器的另一個(gè)區(qū)別因素，這在UPS不間斷電源系統(tǒng)中對(duì)于最大限度地減少開關(guān)損耗和確保精確的功率流非常重要。由于其堅(jiān)固性，IGCT的使用壽命更長(zhǎng)，這是降低UPS不間斷電源系統(tǒng)更換成本的一個(gè)因素。

5．靜態(tài)旁路開關(guān)：靜態(tài)旁路開關(guān)是ATS，可在系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部故障或故障時(shí)作為UPS不間斷電源系統(tǒng)的故障安全措施。如果UPS不間斷電源系統(tǒng)在旁路上運(yùn)行，它會(huì)繞過整流器、電池和逆變器，以確保UPS不間斷電源修復(fù)時(shí)的電源連續(xù)性。靜態(tài)旁路開關(guān)稱為電源安全故障。當(dāng)系統(tǒng)在旁路開關(guān)上運(yùn)行時(shí)，輸入和輸出電源不會(huì)被濾波，這在在線雙變頻UPS電源系統(tǒng)中是典型的。靜態(tài)旁路開關(guān)根據(jù)UPS電源的狀況在UPS電源開啟或關(guān)閉UPS電源之間無縫切換，確保無論主系統(tǒng)發(fā)生任何變化，都能提供持續(xù)供電。

盡管靜態(tài)旁路開關(guān)可能位于UPS電源系統(tǒng)的內(nèi)部，但某些系統(tǒng)具有機(jī)械環(huán)繞式開關(guān)或旋轉(zhuǎn)開關(guān)或一組斷路器的外部旁路開關(guān)。這種類型的靜態(tài)旁路開關(guān)通常與線路交互式和離線UPS系統(tǒng)一起使用，這些系統(tǒng)可以具有具有自動(dòng)傳輸功能的外部靜態(tài)旁路開關(guān)。

6．電容器：電容器是存儲(chǔ)和釋放電能的簡(jiǎn)單電氣設(shè)備。它們的尺寸根據(jù)其額定電壓容量而變化。電容器由具有導(dǎo)電表面的金屬板組成，這些金屬板由介電材料絕緣和隔開。介電材料的厚度決定了電容或電容器中可以存儲(chǔ)多少電荷。

在UPS不間斷電源系統(tǒng)中，電容器有三個(gè)用途。它們是交流輸入濾波器和功率校正級(jí)的一部分，可平滑輸入瞬變并減少諧波失真。它們也是UPS不間斷電源輸出濾波器的一部分，連接負(fù)載輸出并控制輸出電壓的波形。作為整流器的一部分，直流電容器平滑電壓波動(dòng)以進(jìn)行電源電壓濾波。

7．UPS電源散熱風(fēng)扇：與UPS電源的各個(gè)方面一樣，風(fēng)扇在保持UPS電源逆變器和整流器冷卻以實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。風(fēng)扇經(jīng)過精心布置，可提供足夠的冷卻，以避免組件老化和故障，因?yàn)閁PS不間斷電源組件在非常高的溫度下運(yùn)行。隨著UPS不間斷電源功率的增加，需要更大、更大的風(fēng)扇來保護(hù)組件和UPS電源性能。

與電容器一樣，UPS電源散熱風(fēng)扇也有固定的使用壽命，在最佳環(huán)境條件下運(yùn)行時(shí)可以達(dá)到5到7年。制造商建議在風(fēng)扇使用壽命之前更換風(fēng)扇，以防止系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。在許多情況下，風(fēng)扇和電容器應(yīng)同時(shí)更換，這一過程被描述為UPS電源大修。智能冷卻系統(tǒng)具有風(fēng)扇，可根據(jù)UPS電源的負(fù)載調(diào)節(jié)速度。

UPS電源冷卻風(fēng)扇僅在需要時(shí)運(yùn)行，并由內(nèi)部溫度計(jì)激活。當(dāng)UPS電源空閑且不使用電池時(shí)，風(fēng)扇不會(huì)運(yùn)行，除非具有風(fēng)扇始終運(yùn)行的在線UPS電源型號(hào)。

UPS不間斷電源系統(tǒng)的組件在正常使用中會(huì)磨損，這使得它們?nèi)菀壮霈F(xiàn)故障。與所有類型的工業(yè)設(shè)備一樣，UPS不間斷電源也有維護(hù)計(jì)劃，定期檢查它們是否存在任何可能導(dǎo)致故障的問題。UPS不間斷電源制造商在合同中提供維護(hù)計(jì)劃，以協(xié)助確保其設(shè)備的正常性能，其中包括由制造商技術(shù)人員執(zhí)行的維修、維護(hù)以及電池回收和監(jiān)控。

五、UPS不間斷電源系統(tǒng)輸出波形：

三種不同類型的不間斷電源波形是正弦波、方波和修正方波，稱為階梯軸。輸出波形是選擇UPS不間斷電源系統(tǒng)的重要組成部分。它影響與連接設(shè)備的兼容性以及電源的穩(wěn)定性和效率。每種類型的波形都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，需要了解這些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)才能選擇合適的UPS不間斷電源系統(tǒng)。

UPS不間斷電源制造商與客戶密切合作，了解他們的需求并幫助選擇最適合他們要求的UPS不間斷電源系統(tǒng)。他們根據(jù)設(shè)備預(yù)防、消除和將要忍受的電源相關(guān)問題的類型對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類。

1．正弦波形：

正弦波形是最常見的波形類型。它是交流電流的平滑、重復(fù)振蕩，是最優(yōu)質(zhì)的波形輸出。正弦波形是由網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的相同類型的波形，符合現(xiàn)代電子產(chǎn)品的要求和規(guī)范。使用正弦波產(chǎn)生的輸出電壓具有很高的穩(wěn)定性。高質(zhì)量的UPS不間斷電源系統(tǒng)具有純正弦波形輸出，這需要逆變器中昂貴的組件。正弦波形的純度對(duì)于負(fù)載始終在運(yùn)行的在線UPS不間斷電源系統(tǒng)中尤為重要。

敏感電子設(shè)備通過正弦波電源運(yùn)行。在大多數(shù)情況下，精確的電壓和頻率水平對(duì)于敏感設(shè)備的正常運(yùn)行是必要的。正弦波形與幾乎所有電子設(shè)備兼容，可防止尖峰、浪涌和電壓驟降。正弦波UPS不間斷電源具有降低噪聲的濾波機(jī)制，稱為電磁干擾（EMI）或射頻干擾（RFI），可能會(huì)破壞敏感設(shè)備的功能。

2．方波形：

方波是最不理想的波形。它具有正弦波形的扁平化版本的外觀。與從負(fù)最大值平滑移動(dòng)到正最大值的正弦波不同，方波突然從負(fù)值躍升至正值，停留一個(gè)周期，然后跳到完全負(fù)值。雖然正弦波形UPS不間斷電源系統(tǒng)價(jià)格昂貴，但由于價(jià)格實(shí)惠，因此使用方波。

作為脈沖波，方波在最大和最小幅度下具有任意持續(xù)時(shí)間，其比值稱為占空比。真正的方波具有50%的占空比，高低周期相等。方波的峰值電壓低于正弦波。與具有單一頻率的正弦波形不同，方波包含多個(gè)稱為諧波的高頻，這些高頻會(huì)導(dǎo)致嗡嗡聲。方波的存在和使用是由于其成本低廉，這就是它們被用于廉價(jià)設(shè)備的原因。

3．階躍或修改方波：

階躍波形是方波和正弦波之間的折衷。方波被細(xì)化和分離，使其能夠匹配正弦波的峰值并具有類似于正弦波的形狀。用于形成階躍波形的電路成本接近方波，并且比正弦波便宜。階梯波形可以通過添加兩個(gè)相位略微偏移的方波形式來產(chǎn)生。

使用階梯方波的電子設(shè)備比使用方波的電子設(shè)備問題更少。步進(jìn)方波用于中檔UPS電源，并宣傳為正弦波的步進(jìn)近似值。盡管步進(jìn)波形試圖復(fù)制正弦波形，但它沒有足夠的靈敏度來處理高技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備。

UPS不間斷電源的波形決定了輸送到連接電子設(shè)備的電力質(zhì)量。正弦波形模仿標(biāo)準(zhǔn)市電，對(duì)于現(xiàn)代設(shè)備的安全性、壽命、性能和正常運(yùn)行至關(guān)重要。盡管方形波形和修正方波形可用且成本較低，但它們對(duì)于高技術(shù)設(shè)備來說不夠靈敏。正弦波、方波和修正波形之間的選擇取決于供電的電子設(shè)備類型和所需的可靠性水平。

六、非電池和電池機(jī)械UPS電源：

不間斷電源依賴于電池，并在停電和停電期間提供短時(shí)間的備用電源。它們通過在主電源斷電時(shí)立即供電來確保關(guān)鍵系統(tǒng)保持在線狀態(tài)。它們通常被擁有敏感和精密設(shè)備的企業(yè)使用，這些設(shè)備可能會(huì)因斷電而損壞。UPS電源直接連接到公司的主電源。

機(jī)械式非電池式UPS不間斷電源系統(tǒng)是與電壓頻率無關(guān)（VFI）設(shè)備，稱為機(jī)械不間斷電源系統(tǒng)。它們是雙轉(zhuǎn)換單元，其中功率轉(zhuǎn)換是機(jī)械的，電機(jī)的作用類似于整流器。

1．電動(dòng)發(fā)電機(jī)（MG）：

電動(dòng)發(fā)電機(jī)將電機(jī)與發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起，電機(jī)在UPS不間斷電源系統(tǒng)中像整流器一樣運(yùn)行。主電源驅(qū)動(dòng)整流器，該整流器運(yùn)行直流電機(jī)，為一組電池充電。當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，電池為發(fā)電機(jī)供電，發(fā)電機(jī)繼續(xù)向負(fù)載供電。電動(dòng)發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)用于為空調(diào)和冰箱等機(jī)械設(shè)備供電，而不是IT設(shè)備。

在連接到UPS不間斷電源系統(tǒng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組中，發(fā)電機(jī)的電力可以輸送到敏感的關(guān)鍵系統(tǒng)。由于發(fā)電機(jī)產(chǎn)生頻繁變化的負(fù)載，因此UPS不間斷電源系統(tǒng)使用在線雙轉(zhuǎn)換UPS不間斷電源系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的功率。由于UPS不間斷電源系統(tǒng)不斷將輸入電源轉(zhuǎn)換為交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源，然后再轉(zhuǎn)換回交流電源，因此它們可以調(diào)整來自主電源或發(fā)電機(jī)的電源。

當(dāng)輸入功率出現(xiàn)偏差時(shí)，UPS不間斷電源系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)。它們旨在短時(shí)間提供電力以保護(hù)關(guān)鍵系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)的響應(yīng)速度不如UPS不間斷電源系統(tǒng)，但提供電力的時(shí)間更長(zhǎng)。發(fā)電機(jī)電壓和頻率變化的不一致和波動(dòng)需要在線UPS不間斷電源系統(tǒng)來調(diào)整不穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)功率，以便為敏感設(shè)備提供一致的清潔電力。

2．旋轉(zhuǎn)式UPS電源：

飛輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)式UPS電源不包括電池，可在幾秒鐘到幾分鐘內(nèi)提供電力支持。與其他UPS不間斷電源系統(tǒng)不同，旋轉(zhuǎn)式UPS不間斷電源系統(tǒng)可以為空調(diào)和照明負(fù)載長(zhǎng)時(shí)間供電。與機(jī)械發(fā)電機(jī)組一樣，它們不適合IT支持。旋轉(zhuǎn)式UPS不間斷電源的燃?xì)饣虿裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并保持動(dòng)力。它的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間足夠長(zhǎng)，使其發(fā)電機(jī)在離合器將其連接到發(fā)電機(jī)之前穩(wěn)定下來。旋轉(zhuǎn)式UPS不間斷電源系統(tǒng)是獨(dú)立發(fā)電機(jī)的一種成本效益替代方案，可確保關(guān)鍵設(shè)備的不間斷冷卻。

3．飛輪UPS電源：

飛輪是一種存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)動(dòng)能以在停電或系統(tǒng)關(guān)閉期間提供備用電源的裝置。旋轉(zhuǎn)飛輪以高達(dá)37,000rpm的速度旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼘㈦娔苻D(zhuǎn)化為存儲(chǔ)的動(dòng)能。當(dāng)發(fā)生停電時(shí)，存儲(chǔ)的動(dòng)能被轉(zhuǎn)換為直流電，然后發(fā)送到釋放交流電的UPS電源。飛輪UPS電源在幾秒鐘內(nèi)釋放其容量，從而可以轉(zhuǎn)換為備用電源。

飛輪系統(tǒng)的占地面積通常是電池系統(tǒng)的占地面積，其重量輕于鉛酸和鎳鋅電池，重量與鋰離子電池相似。大多數(shù)飛輪系統(tǒng)依靠機(jī)械滾珠軸承來旋轉(zhuǎn)飛輪，每年都需要更換。磁飛輪系統(tǒng)利用磁相互作用，磁鐵移動(dòng)得更近或更遠(yuǎn)，以產(chǎn)生不同程度的阻力。

飛輪設(shè)置具有整流器和靜態(tài)旁路。當(dāng)發(fā)生電源變化、過壓或電源故障時(shí)，飛輪將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為直流電，通過直流總線并轉(zhuǎn)化為逆變器，在逆變器中，直流能量被轉(zhuǎn)換為交流電流，然后發(fā)送到連接的設(shè)備。提供的電源持續(xù)幾秒鐘，并允許備用電源接管。之后，飛輪在15分鐘內(nèi)充電，有些裝置可以在2分鐘內(nèi)充電。

七、UPS電池：

不間斷電源電池是UPS電源系統(tǒng)的重要組成部分。它們是權(quán)宜之計(jì)，旨在在主電源發(fā)生故障時(shí)短暫補(bǔ)充電力。UPS電池是瞬時(shí)響應(yīng)停電的關(guān)鍵功能，對(duì)于保護(hù)敏感電子設(shè)備和設(shè)備至關(guān)重要。

UPS不間斷電源系統(tǒng)中使用三種類型的電池，每種電池都有不同的成本、預(yù)期壽命和維護(hù)要求。了解這些因素對(duì)于選擇UPS不間斷電源系統(tǒng)至關(guān)重要。值得注意的是，隨著新的創(chuàng)新電池使用方式的推出，電池技術(shù)也在不斷變化。在檢查電池選項(xiàng)時(shí)，了解電池設(shè)計(jì)壽命和電池使用壽命之間的差異非常重要，UPS不間斷電源制造商解釋了這些因素。

1．電池設(shè)計(jì)壽命：電池設(shè)計(jì)壽命與電池設(shè)計(jì)有關(guān)，由UPS電源制造商確定，并根據(jù)電池類型而有所不同。電池的設(shè)計(jì)壽命受到環(huán)境、溫度、維護(hù)周期、放電周期和充電等電池使用壽命因素的影響，因此無法保證。優(yōu)質(zhì)電池可持續(xù)使用9至10年，但可能需要在6至8年內(nèi)更換。

2．電池使用壽命：電池的使用壽命是電池選擇的最重要因素，并受到電池實(shí)際使用情況的影響。電池使用壽命對(duì)于UPS不間斷電源系統(tǒng)至關(guān)重要，因?yàn)樗鼪Q定了何時(shí)需要更換UPS電池。在敏感和危急情況下，需要定期檢查和監(jiān)控UPS電池。

八、UPS電池的類型：

1．鉛酸電池：

鉛酸電池有兩種類型：閥控式（VRLA）和排氣式（VLA），其結(jié)構(gòu)和性能各不相同。VRLA電池是用聚丙烯密封以防止漏液的電池。它們有一個(gè)用于釋放氣體壓力的閥門。VRLA電池的使用壽命約為五年。

VLA電池通常封裝在一個(gè)透明的外殼中，可以檢查液體電解質(zhì)的液位及其鉛板的狀況。它們的使用壽命比VRLA電池長(zhǎng)得多，長(zhǎng)達(dá)20年，并且可以抵抗過度充電。VLA電池由于占地面積大、成本高而很少使用。它們需要特殊的外殼并存在重大的安全問題。

2．鎳鎘（NiCad）電池：

鎳鎘電池由氧化鎳氫氧化物、金屬鎘電極和氫氧化鉀電解質(zhì)溶液組成。它們?cè)诰o急備份系統(tǒng)中非常受歡迎。鎳鎘電池具有高能量密度，與較新的電池相比較低，但仍可以存儲(chǔ)大量能量。鎳鎘電池的長(zhǎng)生命周期為UPS系統(tǒng)提供了一致的支持。

提高鎳鎘電池實(shí)用性的一個(gè)屬性是它們對(duì)溫度變化的抵抗力，這使它們能夠在惡劣的環(huán)境中生存。它們的快速充電使其成為UPS系統(tǒng)使用的理想選擇。鎳鎘電池體積大且笨重，這是阻礙它們?cè)讵M小空間內(nèi)使用的因素。此外，它們還含有有毒化學(xué)物質(zhì)，存在安全問題并使其處置和回收變得困難。

3．鋰離子電池：

鋰離子電池由于功率密度高，體積更小、重量更輕，充電時(shí)間快。他們有內(nèi)置的監(jiān)控系統(tǒng)，可以檢查每個(gè)電池，以提供有關(guān)電池健康狀況及其性能的數(shù)據(jù)。鋰離子電池產(chǎn)生的熱量更少，可以在非常高的溫度下運(yùn)行，而無需空調(diào)或風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。它們是最新形式的UPS電池，也是價(jià)格最高的。鋰離子電池的使用壽命比任何其他形式的電池都長(zhǎng)，并且?guī)缀醪恍枰S護(hù)。

對(duì)于鋰離子電池，當(dāng)電子沿相反方向移動(dòng)時(shí)，鋰離子在電池的陰極和陽極之間移動(dòng)。機(jī)芯產(chǎn)生電流。當(dāng)電池充電時(shí)，運(yùn)動(dòng)方向與鋰離子由陰極釋放并被陽極接受的方向相反。雖然鋰離子電池的電極可以使用多種材料，但最常見的組合是鈷酸鋰作為陰極，石墨用于陽極。

九、影響電池壽命的因素：

盡管UPS電池可能穩(wěn)定且堅(jiān)固，但它們會(huì)受到外部因素的影響，從而縮短其使用壽命并導(dǎo)致故障。宣傳壽命為5年的電池通常在使用兩三年后更換。了解縮短電池壽命的因素有助于確保UPS電源的性能。

1．溫度：與許多類型的設(shè)備一樣，環(huán)境溫度是電池故障的最常見原因。高溫會(huì)導(dǎo)致更快的化學(xué)反應(yīng)并增加水分流失和腐蝕。公認(rèn)的范式是，電池的推薦溫度每升高10°C（50°F），使用壽命就會(huì)減少50%。

2．放電頻率：UPS在停電期間運(yùn)行后，會(huì)進(jìn)行充電，這稱為放電和充電循環(huán)。所有UPS電池都設(shè)計(jì)用于一定數(shù)量的放電和充電循環(huán)。電池完成的循環(huán)次數(shù)會(huì)根據(jù)放電深度降低其容量，輕微放電的電池比完全放電的電池持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

3．工作電壓：UPS電池具有充電電壓率。超過該速率的充電會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞和使用壽命縮短。過度充電會(huì)產(chǎn)生過多的氫氣和氧氣，導(dǎo)致內(nèi)部干燥或熱失控。相比之下，充電不足會(huì)導(dǎo)致電池極板上形成硫酸鹽晶體，從而使電池變硬并損壞電池。

4．交流紋波電流：整流器、充電器或逆變器產(chǎn)生的交流紋波電流會(huì)導(dǎo)致UPS過熱，從而加速電池極的劣化和UPS電池的故障。紋波電流是一種非正弦波形，是由于交變波形的不完全抑制造成的。

5．電池完全放電：如果不充電，放電后保持0%狀態(tài)的電池可能會(huì)損壞。這是硫酸化的原因之一，它阻止了充電。

6．電池應(yīng)用：不同的電池是為不同的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。用于UPS不間斷電源系統(tǒng)的那些在短時(shí)間內(nèi)（即幾分鐘）提供高速率電壓。其他形式的電池可提供數(shù)小時(shí)的電力并獨(dú)立工作。如果在UPS不間斷電源系統(tǒng)中使用持久耐用的電池，它們的性能將不如為此目的設(shè)計(jì)的電池。

九、電源問題的類型：

在停電的情況下，電流或波形會(huì)從其正常工作模式變?yōu)槠?，這根據(jù)電源問題的類型而有所不同。盡管最常見的電源問題形式是停電，但還有其他更常見的問題會(huì)產(chǎn)生非常規(guī)的電源電流或波形。

1．電涌或尖峰：在電涌期間，電壓會(huì)突然升高，遠(yuǎn)高于正常水平。浪涌會(huì)導(dǎo)致過載，從而通過內(nèi)部組件過熱而損壞電子設(shè)備。它們的發(fā)生有多種原因，包括電網(wǎng)切換、變壓器故障或雷擊。UPS不間斷電源系統(tǒng)對(duì)電涌的反應(yīng)方式與對(duì)停電的反應(yīng)方式相同，通過切換到電池電源來保護(hù)敏感設(shè)備。這種反應(yīng)是必要的，因?yàn)殡娫慈菀资艿饺魏慰赡茉斐蓳p壞的干擾。

2．掉電：掉電是電壓長(zhǎng)時(shí)間下降。它們就像下垂，但持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，而且很嚴(yán)重。當(dāng)主電源無法應(yīng)對(duì)負(fù)載需求時(shí)，就會(huì)發(fā)生掉電，這會(huì)導(dǎo)致發(fā)電公司降低網(wǎng)絡(luò)電壓。根據(jù)具體情況，掉電可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。掉電的主要原因是為了減輕電力資源的壓力并避免停電。

3．凹陷：驟降是主電源的壓降，可以持續(xù)幾個(gè)周期。它們是由負(fù)尖峰引起的，但持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。驟降很常見，是由于打開大負(fù)載造成的。如果主電壓下降得非常低，驟降會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)關(guān)閉。驟降的電壓下降比標(biāo)稱主電源低10%或更多。如果驟降足夠低，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)和語音處理硬件出現(xiàn)故障或重新啟動(dòng)。在驟降事件期間，電源單元（PSU）會(huì)消耗更多電流，這會(huì)給組件帶來額外的壓力并導(dǎo)致熱量積聚。

4．過壓：過壓是指電路超過其正常水平，導(dǎo)致組件損壞。電路和電路元件有設(shè)計(jì)限制。當(dāng)電壓超過該限制時(shí)，電路會(huì)出現(xiàn)過壓。過電壓的持續(xù)時(shí)間從過去到永久性不等。過電壓的原因是雷擊、開關(guān)浪涌或主電源故障。過電壓的結(jié)果有多種形式，從絕緣擊穿到高度敏感設(shè)備的損壞。

5．諧波失真：諧波失真是由從主電源汲取峰值電流的非線性負(fù)載引起的。它們由整流器、開關(guān)模式電源和旋轉(zhuǎn)機(jī)器產(chǎn)生，其中包括計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)、激光打印機(jī)和變速電機(jī)。諧波失真會(huì)導(dǎo)致電流上升，從而增加溫度，并因過熱而導(dǎo)致組件故障。

6．電噪聲：電噪聲是進(jìn)入電路的不需要的電信號(hào)。它們發(fā)生在電源和信號(hào)電路中，它們會(huì)破壞信號(hào)。數(shù)據(jù)和信號(hào)電路由于其運(yùn)行速度和低電壓水平而最容易受到電噪聲的影響。隨著信號(hào)電壓變低，它們承受電噪聲的能力就會(huì)降低。信噪比表示電路在有效信號(hào)損壞之前可以容忍的噪聲水平。

7．停電：停電是指主電源完全故障，關(guān)閉系統(tǒng)的各個(gè)方面，并且沒有警告，持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，并且是由惡劣天氣或?yàn)?zāi)難性設(shè)備故障引起的。它們是擾亂工作條件和社會(huì)功能的主要不便。除了不方便之外，停電還可能很危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼈儠?huì)中斷醫(yī)療設(shè)備的功能、關(guān)閉公用設(shè)施并損壞計(jì)算機(jī)和IT功能。

與其他電氣中斷不同，停電影響大面積和地區(qū)，并有多種原因，其中最常見的是大風(fēng)和強(qiáng)風(fēng)暴。其他原因是電網(wǎng)上的事故，例如電線桿和電線被撞倒或運(yùn)行過多的大功率電器。停電的危險(xiǎn)是由于糾正停電結(jié)果需要時(shí)間，使工作和生活條件變得困難。

十、有關(guān)UPS不間斷電源系統(tǒng)的規(guī)定：

不間斷電源的法規(guī)有多種形式，包括電磁兼容性（EMC）合規(guī)性、性能標(biāo)準(zhǔn)以及UPS電源對(duì)電網(wǎng)影響的限制。對(duì)于使用鉛酸電池的UPS不間斷電源系統(tǒng)，有一套關(guān)于選擇、安全作、測(cè)試、維護(hù)和更換的單獨(dú)規(guī)定。其他監(jiān)督法規(guī)包括UPS電源系統(tǒng)安裝、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、編寫法規(guī)、等電位鍵合和接地。

UPS電源必須遵守屬于該職權(quán)范圍的低壓EMC指令和法規(guī)。UPS電源標(biāo)準(zhǔn)EN62040或國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC62040涉及移動(dòng)式、固定式、固定式、可插拔式和永久式UPS。EN62040涵蓋的UPS電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有離線-VFD、線路交互式-VI和在線-VFI。

UPS電源的測(cè)試分為兩種環(huán)境，分為第一環(huán)境和第二環(huán)境。第一環(huán)境分類適用于家庭、商業(yè)和輕工業(yè)中使用的UPS不間斷電源，而第二環(huán)境分類適用于輕工業(yè)和重型工業(yè)場(chǎng)所。

結(jié)論：

不間斷電源是在停電期間為關(guān)鍵系統(tǒng)提供短期備用電源，以確保組件和設(shè)備能夠繼續(xù)運(yùn)行或安全關(guān)閉。

UPS不間斷電源是一種安全裝置，旨在保護(hù)設(shè)備免受損壞，用于為可能因斷電而損壞的敏感電氣設(shè)備供電。

UPS不間斷電源通常用于具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器和關(guān)鍵任務(wù)設(shè)備（例如醫(yī)療設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)）的環(huán)境。

UPS不間斷電源系統(tǒng)的能量以不同的方式存儲(chǔ)，其中最常見的是可充電電池。產(chǎn)生存儲(chǔ)動(dòng)能的機(jī)械設(shè)備也用作斷電期間的權(quán)宜之計(jì)。

電池供電的UPS不間斷電源有一個(gè)整流器、逆變器、一個(gè)或幾個(gè)電池、一個(gè)靜態(tài)旁路和控制單元，所有這些都插入主電源，并在檢測(cè)到功率波動(dòng)時(shí)激活。

UPS不間斷電源系統(tǒng)有三種類型，分別是單轉(zhuǎn)換、雙轉(zhuǎn)換和多模式，也稱為待機(jī)、在線和線路交互，多模式是三種基本類型中的兩種的組合。