UPS的简单介绍.

UPS的简单介绍2006-11-18 22:30:40

UPS基本概念

? UPS容量单位V A和W的区别

? 瓦特W值和V A值的关系

? UPS制造商用W表示容量，实际上指的是V A值

? 大多数计算机设备用V A表示容量、V A值表示额定

? 举例

? 后备式UPS

? 在线式UPS

? 在线互动式UPS

UPS容量V A和W的区别

很多人搞不清楚应该用瓦牡学应该用伏安来表示UPS的容量。许多UPS制造商分不清这两个概念的区别，甚至将W 和V A两个名词等同起来，这更增加了人们理解上的混乱。

小容量的UPS(小于1000V A)用W表示容量，容量在1KV A￣500KV A的UPS都用V A 而不是W来表示容量。用W表示小容量UPS的可能是因为小容量UPS用户更加熟悉瓦特这个概念，然而用VA能更准确地表UPS和负载容量的匹配程度，因为最根本的决定UPS 输出能力的是电流值(A)，所以自然用V A表示更贴切。W值总是小于等于V A值，换算关系式如下：

Watts(瓦特值)＝V A*Power Factor=V olts*Amps*Power Factor

典型V olts=120或230V

Amps=负载电流

Power Factor:功率因素，其值在0和1之间

功率因素在0￣1之间，它表示了负载电流做的有用功(Watts)的百分比。只有电加热器和灯泡等的功率因素为1;对于其它设备来说，有一部分负载电流只是在负载内循环，没有做功。这部分电流是谐波或电抗电流，它是由负载特性引起的。重要的是明白了由于有这部分电流，所以V A值比W值大，W值被认为是V A值当功率因素为1时的一个特例。

计算机的瓦特W值是它的V A值的60~70％

事实上当今所有的现代计算机的开关电源都呈容性，其功率因素值为0.6－0.7。个人机趋向0.6，大型机趋向于0.7。最近研制出一种称为具有功率因素自校正功能的新型电源，它的功率因素值为1。将来很可能会广范使用这种电源，但目前市场上还很少看到这种电源。

对计算机负载，UPS的W值是它的V A值的60~70％

因为所有计算机的功率因素值为0.6￣0.7，所以对计算机负载，UPS的W 值是V A值的60￣70％。

大多数UPS制造商用W表示容量，而实际上他们指的是V A值

当UPS厂家指出了额定W值而没有标出功率因素和额定V A值，用户可以假定这是在功率因素为1W值(等于V A值)，而实际上厂家指的是UPS额定V A值。实际对计算机负载

W值为该标出值的60￣70％，所以一个额定值为100Ｗ的UPS 能驱动一个100W的灯泡，但只能驱动一个65W的计算机。

大多数计算机设备用V A表示容量

最近有些计算机开始用W表示容量(最著名的DEC和IBM)。但总体而言还是用V A的多。所以UPS用V A 表示容量更能反映出其和负载的匹配程度。APC所有UPS都同时提供了W值和V A两种值。产品的型号包括V A值，也可以通过将V A值乘以0.65折算成W值。

UPS额定为V A值以避免混淆

当一台UPS标出了W值，它对计算机负载的实际W容量为该标出值的60￣100％(通常是60％)而V A值则是100￣130％的标定W值。而当一台UPS标出了额定V A值，它对计算机负载的实际V A值就等于该标出值，W值为标出值的60￣70％。

举例：

一台如下配置的标准的Compaq386机：NEC彩显、120M硬盘、一个流式磁带机、一个以太网卡和一个鼠标，在120V AC电源下测出它的W，电流A V A值如下：

总的Watts＝230W

总的Amps＝3.04A

交流电压＝120V

总的V-A＝365V A

功率因素＝0.63

UPS电源的分类和技术特点

1.后备式UPS

后备式UPS电源一般使用的是工频变压器来进行能量传递的，电源笨重而且体积大。后备式UPS电源的功率变换主回路的构成比较简单，主要由滤波电路和多抽头变压器组成，滤波电路可对市电中的干扰起到一定的抑制作用，多抽头变压器则可以起到电压调节的功能，使UPS电源的输出电压在市电发生波动时也能维持稳定。后备式UPS电源的稳压精度没有在线式的高，但是完全可以满足一般的应用需要。市电正常时，UPS一方面通过输出变压器稳压后给用电设备供电，另一方面通过充电回路给后备电池充电，当电池充满时，充电回路停止工作，在这种情况下，UPS的逆变电路不工作。当市电发生故障，逆变电路开始工作，后备电池放电，在一定时间内维持UPS的输出。可见UPS存在一个从市电供电到电池供电的转换过程，这种转换一般是通过继电器来实现，因此会有转换时间，切换期间UPS的输出会出现瞬间掉电的现象。不过转换时间很短，一般只有几个毫秒，并不会影响到计算机的正常工作。出于成本考虑，后备式UPS电源工作在逆变状态时输出电压波形失真比较大，廉价的的系统电压输出波形多是方波，做得好的可以实现正弦波输出。后备式UPS电源在市电供电时具有很高的效率，这一点是显而易见的。

2.在线式UPS

在线式UPS电源一般采用双变换模式。市电正常供电时，交流输入经AC/DC变换转换成直流，一方面给蓄电池充电，另一方面给逆变器供电，逆变器自始自终都处于工作状态，将直流电压经DC/AC逆变成交流电压给用电设备供电。这样的工作模式带来的好处是：对外界电网的各种干扰起到了很好的隔离作用，交流输出波形“干净”（不带任何干扰，接近

于标准的正弦波），波形失真小，一般该类UPS电源的波形失真系数都能做到3%以下，而且输出电压的电压稳定度和频率稳定度都很高。另一方面当UPS电源从市电供电转换到电池供电时其转换时间几乎是零，这种转换时间是我们通常意义上所说的UPS转换时间。不过在线式UPS电源也存在另一种转换时间，那就是当蓄电池电压低于允许值以下或逆变器有故障时，会发生由正常供电方式向由市电直接旁路供电方式切换的过程，这种切换是通过继电器来实现的，因此也存在转换时间，显然这是一种故障状态，与通常意义的转换时间是不同的。

绝大多数在线式UPS电源都采用的是高频变换技术，能量的变换也都使用的是高频变压器来完成的，这些电源都具有体积小、重量轻、噪声低的特点，但有的在线式UPS电源仍然使用的是工频变压器，其线圈工作在高频，磁芯却工作在工频，这种产品笨重，体积大。同样是15分钟的延时时间，3kV A的输出容量，使用高频变压器的产品的重量只有使用工频变压器的产品的三分之一，体积也只有五分之一左右。

3.在线互动式UPS

能量变换都不可避免的会有能量损耗，因此正常工作时，在线式UPS电源的整机效率要比后备式的低。不过在线式UPS电源在为用电设备提供不间断供电的同时，大大地改善了电源的供电质量。

在线互动式UPS电源也称之为三端口式UPS电源，使用的是工频变压器。从能量传递的角度来考虑，其变压器存在三个能量流动的端口，端口1连接市电输入，端口2通过双向变换器与蓄电池相连，端口3接输出。市电供电时，交流经端口1流入变压器，在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头接入，同时在端口2的双向变换器的作用下借助蓄电池的能量转换来共同调节端口3上的输出电压，以此来达到比较好的稳压效果。市电掉电时，蓄电池通过双向变换器经端口2给变压器供电，维持端口3上的交流输出。在线互动式UPS电源在变压器抽头切换的过程中，双向变换器作为逆变器方式工作，蓄电池供电，因此能实现输出电压的不间断，同样在由市电供电到电池供电的切换过程中也能做到没有转换时间。

在线互动式UPS电源的电路实现简单，没有单独的充电器，带来的是生产成本的降低和可靠性的提高，另一方面这类产品在市电供电工作时也不存在AC/DC，DC/AC的转换，使整机效率有所提高。可以说在线互动式UPS很好地结合了后备式UPS和在线式UPS的许多优点，是一种很不错的变换形式，但是由于在线互动式UPS使用的是工频变压器，同样有笨重、体积大的问题。

UPS的电池管理技术:

蓄电池是UPS的心脏，不管UPS系统多么复杂，其性能最终取决于它的电池，如果电池失效，再好的UPS也无法提供后备电源。如何监视电池以精确地预测其临界失效期和如何延长电池的有效寿命，是保证UPS供电系统稳定、可靠的关键。

对精确地预测其临界失效期，一般很少做到。有的UPS厂家已拥有技术，但真正应用于产品的好象没有，比如对每一节电池进行监测；单元电池定时充放电；某一节电池出现故障，可以及时通知更换等，因成本太高，很少实际应用。因此对大容量的UPS采用人工维护，定时监测电池状况。

既然不能精确地预测其临界失效期，那就尽可能延长电池寿命。大容量UPS的电池管理比较完善，对中小功率的UPS厂家一般不太关注。当然随着技术的发展，有的UPS厂