UPS基础知识

UPS基础知识

[UPS作为一种不间断电源，在各个领域应用广泛。本文着重介绍UPS基础知识及日常维护。]

目录

第一章 UPS电源概述 .......................................................................................... 4

1.1 UPS电源概述 ................................................................................................ 4

1.2 UPS的分类及工作原理 ................................................................................ 5

1.3 UPS高可靠性供电方案 ................................................................................ 6

第二章 UPS功率器件 ........................................................................................ 10

2.1 UPS常见功率器件分类 .............................................................................. 10

2.2 UPS常用器件 .............................................................................................. 11

第三章 UPS基本原理 ........................................................................................ 17

3.1 UPS基本组成 .............................................................................................. 17

3.2 整流器.......................................................................................................... 17

3.3 逆变器.......................................................................................................... 18

3.4 静态旁路开关.............................................................................................. 19

3.5 电池电路...................................................................................................... 19

3.6 工作模式...................................................................................................... 19

第四章 UPS电池 ................................................................................................ 23

4.1 阀控式铅酸蓄电池的定义.......................................................................... 23

4.2 阀控式铅酸蓄电池的分类.......................................................................... 23

4.3 电池的结构及工作原理.............................................................................. 23

4.4 阀控式铅酸蓄电池的性能参数.................................................................. 25

4.5 电池技术特性.............................................................................................. 26

4.6 电池使用与维护.......................................................................................... 32

第五章 UPS工程设计参考 ................................................................................ 35

5.1 UPS系统容量配置 ...................................................................................... 35

5.2 UPS电缆的选配 .......................................................................................... 35

第六章 UPS 电源安全防护 ............................................................................... 38

6.1 UPS设备接地系统 ...................................................................................... 38

6.2 雷电与 UPS安全防护 ................................................................................ 40

第七章 UPS 日常维护内容 ............................................................................... 47

7.1 日常维护和巡查内容.................................................................................. 47

7.2 季度电池组维护.......................................................................................... 47

7.3 年度UPS 维护 ............................................................................................ 48

第一章 UPS电源概述

1.1 UPS电源概述

1.1.1 什么是UPS

UPS是一种利用电池化学能作为后备能量，在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地为用户设备提供电能的一种能量转换装置。我们称之为不间断供电系统。

1.1.2 UPS的发展过程

UPS不间断电源起源于20世纪初的美国。1903年，第一台UPS由艾默生公司制造，在当时的重工业中起到了重要作用，并为国家的快速发展奠定了基础。这一阶段的UPS主要用于工业领域，为关键设备提供电力保护。

其次，随着技术的发展，UPS的功能和应用范围不断扩大。在电网电压正常时，UPS利用电网电源充电；当电网出现异常时，UPS则释放存储于电池中的电能供负载使用。这种设计使得UPS能够解决电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落等问题，保障了设备的稳定运行。

最后，UPS的技术也在不断进步。现代UPS系统通常包括整流器、逆变器、电池组、静态开关和稳压器等组成部分。整流器负责将交流电转换为直流电并对电池充电，逆变器则将直流电转换回交流电供给负载。静态开关用于在需要时切换电源路径，而稳压器则确保输出电压的稳定。

1.1.3 为什么要使用 UPS

由于供电网络和负载的复杂性以及自然界雷击等因素的影响，供给负载的交流电并不是稳定的标准正玄波，会出现各种不良现象，这些市电问题分类如下：

（1）市电断电（空气开关跳闸、配电盘故障)，零电压持续2个周波以上。

（2）电压浪涌（大型负载设备关闭或雷击引起)；电压高于110%额定值，持续一个或多个周波。

（3）波形下陷（大型负载设备突然启动、电网切换）；电压底于80－85%额定 值，持续一个或多个周波。

（4）高压尖脉冲（由闪电、电子开关的工作，电焊设备、静电放电等引起），电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波。

（5）瞬态高压（由闪电、电子开关的工作，电焊设备、静电放电等引起），电压峰值高达20000V，持续时间为0.5-5个周波。

（6）谐波干犹（由电动机、继电器、广播设备、无线通信设备、微波通信设备、电焊机等产生的RFI，EMI）。

（7）频率漂移（小水电，发电机造成）。

（8）持续高、低压（由电力变压器的调节能力差引起，负载重时，电压降低)。

（9）对于精密负载设备来讲，如大型数据中心、银行证券等金融系统的电脑网路、医疗设备、工业控制仪器等，上述市电问题会引起数据丢失、设备坏或死机、停止工作等，影响用户的正常工作。

1.2 UPS的分类及工作原理

UPS分类方法有多种：

按供电体系（按输入/输出方式）不同，可分为单进单出、三进单出和三进三出UPS；按输出功率不同可分为小功率（<10kVA)、中等功率（10至30kVA）和大功率（>30kVA）UPS；按工作方式分为后备式、在线互动式及在线式UPS。

1.2.1 后备式UPS

后备式UPS 在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，输出电压稳定精度差，有切换时间，且输出波形一般为方波。

图

图1-1 后备式UPS 原理框图

1.2.2 在线互动式UPS