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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1.1UPS电源概述1.1.1什么是UPSUPS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。
1.1.2UPS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。
UPS电源名词解释
1.电涌(power surges):指输出电压有效值高于额定值110%,而且持续时间达一个
或数个周期,电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时,电网因突然卸载而产生的高压.
2.高压突波(high voltage spikes):指峰值达6000V,持续时间从万分之一秒至二分
之一周期(10ms)的电压,这主要是由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生
.
3、暂态过电压(switching transients):指峰值电压高达20000V,但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压,其主要原因及可能造成的破坏类似于高压突波,只是在解决方法上会有区别.
4、电压下陷(power sags):指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态,并且持续时间达一个到数个周期,大型设备开机、大型电动机启动或大型电力变压器接入都可能造成这种问题.
5、噪声干扰(electrical line noise):指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)以及其它各种高频干扰,马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等,都会引起噪声干扰.
6、频率飘移(frequency variation):系指市电频率的变化超过3Hz以上,这主要是由于应急发电机的不稳定运行,或由频率不稳定的电源供电所致.
7、电压过低(brownout):指市电电压有效值低于额定值,并且持续较长时间,其产生原因包括:大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载等.
8、市电中断(power fai1):指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况,其产生原因有:线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障等.。
[转帖]UPS术语解释UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。
它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。
从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。
主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。
1)整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。
它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。
因此，它同时又起到一个充电器的作用；2)蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。
其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。
２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；3)逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；4)静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。
分为转换型和并机型两种。
转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。
目前，主流的UPS厂商有APC、山特等，都提供各种级别的UPS满足不同用户群的需要。
①UPS电源按其工作原理可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。
UPS：的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。
它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。
整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。
它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。
蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。
其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。
２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。
分为转换型和并机型两种。
转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。
UPS各类型对比：表一：表二：额定容量：通常市场上所售的UPS电源，容量较小的以“W”（瓦特）为单位来标识；超过1千瓦时，用“V A”（伏安）标识，“W”与“V A”值是有区别的W”总是小于等于“V A”。
它们之间的换算关系可用如下公式计算出来：W = V A×功率因数输出电压：电经过UPS整形、滤波、稳压等一系列措施后输出的供电脑等负载设备使用的电压。
不间断电源(UPS)其功能是为重要的仪器设备提供不间断的电力供给,延长紧急安全逃生设备的电力,避免电力中断或电力不稳的现象,防止电源的高突波危害与损坏设备等。
后备式UPS电路结构由逆变器、蓄电池组和切换开关组成。
电网正常时逆变器停止输出交流电,电网交流电经滤波(稳压)后向负载供电。
电网异常(停电、欠压、过压等)时,UPS通过切换开关转到逆变器输出方式。
这个转换过程有3～10ms的切换时间。
在线互动式UPS在电路结构中,采用较为特殊的双向变换器与自动稳压调整电路,其功能为:双向变换器共有充电器与变换器(DC/AC)两种功能,其中的充电器类似快充器,可由原来需时7～8h的充电时间缩短至2～4h即可将电池充满,因此效率比一般充电器高。
自动稳压调整电路具有自动升压与降压的功能,当微处理器监测到电压偏低时,自动稳压调整电路则利用继电器自动切换至升压线圈,反之,当微处理器监测到电压偏高时,自动稳压调整电路则利用继电器自动切换至降压线圈,借此达到较稳定的输出电压。
在线式UPS其主要电路结构有:突波吸收滤波电路、交流电转换直流电电路(AC/DC)、直流电转换交流电路(DC/AC)、微处理器控制电路、旁路等5种。
其动作方式:在市电正常时,市电经由突波吸收滤波电路→交流电转换直流电电路→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载,并同时对蓄电池充电;一旦微处理器控制电路监测到市电中断,则立即由蓄电池放电→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载使用。
如果微处理器控制电路监测到UPS故障,此时UPS会由继电器跳至旁路,由市电供应负载电力,并发出声响警告使用者。
工频机采用工频变压器做为整流器和逆变器部件的UPS俗称工频机。
高频机利用高频开关技术,以高频开关元件替代整流器和逆变器中笨重的工频变压器的UPS俗称高频机,高频机体积小、效率高。
蓄电池/蓄电池组UPS所使用的蓄电池通常是密闭铅酸免维护蓄电池。
这种蓄电池的物理化学特性使其在充放电过程中几乎没有水分的损失,不需补充加水,密闭结构能够任意放置,也没有腐蚀气体产生,免去维护的烦恼。
电源调整率：输入发生变化时输出端的稳压精度。
通信协议：互联设备间在进行数据交换时所共同遵守的规则。
SNMP：简单网络管理协议的英文缩写，主要用于监控、故障查询和控制TCP/IP网络，提供用户数据编程的简单网络管理协议。
输入频率范围：我国电网标准频率是50Hz，UPS允许市电频率有一定的变化范围，在这个范围内，UPS同步跟踪市电频率，超出则以本机频率输出。
电流峰值系数（CF）：电流峰值系数是指电流周期波形的峰值与有效值之比。
由于计算机性负载接受正弦波电压时其吸收的能量不一定按正弦规律，会产生较高的峰值电流（介于2.4-2.6倍的电流），因此，UPS设计时应能提供CF值大于3的电流，以满足电脑性负载的应用。
电池串联/并联：多个性能容量相同的电池按一定极性串行连接叠加即为串联，形成电池组；多个电压相同的电池或电池组在其末端按同极性连接，形成并行输出即为并联。
电池管理系统：用于保护UPS电池以及延长其寿命，达到最佳充电效果。
电池管理系统包含了软件和硬件，包括电池特性判定、充电模式的自动选择、自动告警以及特殊电池的充电等多项技术。
短路：指电路的直流正负两极或交流的火线与零、地线发生直接连接。
短路会发生严重的过载，产生很大的短路电流，有可能烧毁设备，甚至引起火灾。
地线、零线和火线：大地是良好的导体，地线通过深埋的电极与大地短路连接。
市电的传输是以三相的方式，并有一根中性线，三相平衡时中性线的电流为零，俗称"零线"，零线的另一个特点是与地线在系统总配电输入短接，电压差接近为零。
三相电的三根相线与零线有220电压，会对人产生电击，俗称"火线"。
电气线路的安装及排列顺序有严格的标准，实际中按标准正确装配地线、零线和火线对安全至关重要。
电磁兼容（EMC）：设备的辐射干扰和传导干扰的总称。
额定安全低电压（Safety Extra Low Voltage SELV）：IEC的规章中有规定电器设备额定安全电压的限制。
UPS不间断电源的知识集锦
1.W和VA
W和VA都是UPS电源的容量单位，W为有效功率，VA为视在功率。
UPS电源的标称数值为VA，一般技术参数中会给出相应的W值，W和VA之间有个换算的功率因数。
例如400W/500VA就可以得出功率因素为0.8。
之所以有这个功率因数是因为在交流系统中，一部分的电流（谐波电流）并不会供给负载，由此产生视在功率VA，大于有效功率W。
2.标机和长机UPS
UPS不间断电源系统主要是由UPS主机和UPS蓄电池构成的。
当蓄电池放于UPS主机内时即为标机，电池不在主机箱内的则为长机。
标机容量较小，断电后供电时间较短，一般为5-10分钟；长机是外配蓄电池，根据负载的功率和需供电时间来配置。
3.塔式和机架式UPS电源
塔式（Tower）和机架式（RackMount）指的是UPS的安装方式。
机架式是UPS主机放置在机架上，塔式机直接放置在地面上。
有RM标识的即为机架式，没有的为塔式机。
4.工频机和高频机
工频机UPS是采用工频变压器作为整流器和逆变器的部件的UPS电源；高频机是以高频开关元件替代整流器和逆变器中笨重的工频变压器，因而高频机体积较小。
工频机广泛应用于电信、证券、电力、交通、工业等行业。
高频机适用于中小型数据中心、网络管理中心、企业服务器机房等。
UPS名词解释高频机与工频机区别定义1、高频机：利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS，俗称高频机，高频机体积小、效率高。
2、工频机：采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。
高频机VS工频机2-1高频机不带隔离变压器，其输出零线存在高频电流，主要来自市电电网的谐波干扰、UPS 整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等，其干扰电压不仅数值高而且难以消除。
而工频机的输出零地电压更低，而且不存在高频分量，对于计算机网络的通信安全来讲，更加重要。
2-2高频机输出没有变压器隔离，如果逆变功率器件发生短路，则直流母线（DC BUS）上的高直流电压直接加到负载上，这是安全隐患，而工频机则不存在此问题。
2-3工频机的抗负载冲击能力较强。
3、性能比较序号比较的指标、性能高频UPS 工频UPS1 过载能力一般较强2 抗输入浪涌能力一般较强3 输出抗冲击、短路能力一般较强4 输入功率因数0.99 0.75 整机效率85～90% 75～85%6 功率密度高小7 零地电压相对较差，有高频分量相对较好8 输出级元器件多少9 功率器件容量小大10 故障时器件损坏程度高低11 可靠性一般好12 可维护性较复杂简易13 重量轻重14 体积小大15 与发电机适应力较差好从以上的比对中可以清晰的看出工频机在很多的方面优于高频机。
对于可靠性要求较高的一些重要、关键部位的电源保护方案还应以工频机为首选。
输入功率因数：是一个重要指标。
提高此项指标不仅可以降低线路损耗、节约电能、消除火灾隐患，还可以减少对市电的谐波污染，提高市电的供电质量，获得较大的经济效益及社会效益。
提高输入功率因数的方法由无源功率因数校正技术发展到有源功率因数校正技术。
没有采用校正技术的输入功率因数很低，最理想的输入功率因数是1。
电源效率：是指UPS的整机电能利用率，也就是UPS从外部吸收功率与向负载输出功率两者之的比值。
BEST UPS中关键词物理释义
1.AUTINOMY
在BEST UPS该词的物理意义为电池放电。
在BEST 4000 LED显示屏中，有一个标有“AUTONOMY % CHARGE”字样的竖条，在UPS向电池（滤波电容），充到432V时，所有绿色发光管常亮，表征电池充电已经充满。
而当UPS带上一定负载时，尽管UPS仍处在向电池充电的状态，此时，顶部的LED开始熄灭，且负载越重，熄灭的灯就越多。
此时，未熄灭还保持常亮的灯所在的数字，表示在此负载状态下，电池放电的时间与很轻负载放电时间的百分比。
由于不同容量、不同品牌以及新旧程度不同的电池实际放电能力不同，为了表征用户目前的电池的实际后续能力，UPS给出一个百分比的概念，具体放电时间由用户估算。
方法是，UPS在充电结束后，先带一定的负载，观察清楚UPS前面板中LED发光管显示的比例，如假定为80％。
然后，对电池进行放电试验，记录下实际时间，如40分钟。
当电池处在充电状态时，当负载发生变化，如LED显示在50％，根据电池放电时间与所带负载的线形关系，告诉用户，在此负载状态下，电池的后续时间为：
80％：50％＝ 40：X
X = 25 （分钟）
该显示条的作用提示用户在此负载下，电池的后续时间为25分钟。
具体其它负载状态下电池的后续时间依此类推。
由于该UPS是在充电状态，由负载轻重估算电池放电的时间，这与国内某些人的习惯不同，很可能会在理解上产生偏差，这是不足为怪的。
在国内，某些用户在接受上可能会有一个过程。
实际上，该估算方法是很科学的。
BEST1000I 系列通过数码管显示出电池的后续时间，单位为分钟。
它是按照面板设定的电池的容量，即安时数，再参考放电电流大小，推算出电池的后
续时间。
2．EPO功能
EPO实际是UPS紧急关机（emergency power off）。
该功能的原意为当UPS 出现紧急情况时，为了使UPS将自身的损失减到最小的程度，将其输出及输入电源均关掉。
EPO 功能一旦启动后，只能用前面板上相应的键才可复位，否则UPS 仍保持EPO状态，需开关机很多次才有可能启动UPS。
BEST4000 系列由两个方向启动EPO功能。
a.前面板。
手指同时按EPO两个键，此时，前面板EPO 指示灯亮，显示控
制板发出3路指令，分别使逆变、旁路、整流停止工作。
此时，观察ICP 板表征逆变的指示灯全部熄灭；旁路停止工作，显示“7”字样；整流器停止工作，显示“0”字样；UPS整体当机。
同时，UPS在显示控制板中M1接口上给出相应的继电器输出的干接点，供用户用来脱扣外界的主交流输入开关及电池开关。
b.由背板M4插口相应点外接远程控制信号，实现远程关机。
该信号命名为
EPO_BUS，其作用同前。
EPO功能的原意是当UPS出现紧急情况时，UPS立即关掉自身的输出及输入电源，将UPS自身的损失降到最小的状况。
但由于UPS往往工作在关键位置上，停电造成的经济损失要远超过UPS自身的价值。
因此，就是出现紧急情况，也要及时地往维修旁路上转换，不能停止供电。
由于EPO功能不适应国内的情况，个别地区会因为EPO出现问题造成巨大损失。
对此，笔者认为，对出现问题的单位，有必要对该功能实现改造。
改造的原则是将两路可能出现停机的部位切除。
由于显示控制板的图纸BEST没有提供，只能更换。
具体的改造方法如下：
a.去除按钮板（显示控制板前方）上的EPO按钮，并更换显示控制板。
b.去除背板上面的与EPO相关的电路。
采取上述措施之后，可以高枕无忧了。
3．IT+ IT_
在整流控制板该信号表示整流器总电流分流器采样值，直流电压，该电压应小于60ｍＶ；在旁路控制板该信号表示旁路3路输出交流电流在R26、R27、R28上产生交流电压，该电压经三相全桥整流，并通过R29、C14滤波后得到直流电压值，该电压应小于60ｍＶ。
在整流控制板，该信号送至该板P5-C17(IT+)、 P5-A17(IT－)。
在旁路控制板，该信号送至该板P5-C17(IT+)、 P5-A17(IT－)。
这一信号在相应的电路板上的差动放大器中进行放大。
这一信号在整机中起到过流保护的作用，如旁路控制板若输出电流超过额定电流则报警，如果超过额定电流的150％，则停电。
因此，这两块电路板应对号入座。
不同功率的板件替换时，要用外部计算机与该板通讯的方法来进行校正。
通讯时要注意除设置相关的功率容量外，还必须进行带额定负载测试后进行现场校正，否则设定的功率无效。
例如，要将30K 的板子改为80K ，除先功率改为80K 之外，还要在通讯时让UPS 带80K 额定负载，UPS 将80K 负载的实际数值传至计算机。
在退出时，选择记忆数据选项，使计算机将数据记忆到修
正板子的EEPROM 内。
如果通信不成功，则可用剪断P5-C17的方法来应急解决，这种方法简单可靠，但没有保护功能。
4．IB+ IB-
表示电池充电时，电池分流器的输出电压，应〈60ｍＶ。
UPS根据此值对整流电压进行调整，达到恒流充电的目的。
5．VU+ VU-
整流器输出直流电压采样值，应〈4.0Ｖ。
整流器输出直流电压经背板上R3-R9分压后在R3、C3上得到降压后的采样电压，若降压电阻有一只电阻损坏,将会出现采样错误,造成整流器输出电压快速上升,十分危险。
6．SYSTEAM SHUTDOWN
系统关机。
指UPS 在保证不停电的原则下，一步步向维修旁路转换，直至主机关机。
这是指导用户向维修旁路转换。
7． MODULE SHUTDOWN
指导用户一步步关机，最终结果是UPS 不再供电。
8．SYSTEAM START_UP
MODULE START_UP
UPS 启动逆变。
9． FLOAT CHARGING LEVEL
指UPS 向蓄电池进行浮充，每节标称值为12V的电池浮充电压为13.5V，总电压为432V。
10． BOOST CHARGING LEVEL
指UPS 对蓄电池均充，每节电池(2V)电压为2.4V，192节为462V。
均充时，BEST 1000I 要增加RPR板；BEST4000要应用计算机与CPHC-16R板进行通讯后，使输出电压调整至462V。
11．SYNCHRONISATION OK
同步功能正常。
同步功能是指：
a.ICT-2 板的同步功能自检通过，即ICT-2具备跟踪外电的能力。
在没有
旁路电的情况下，UPS 保持自身的频率工作。
当该功能自检不通过时，该灯则不亮。
b.当存在CPCH-16S板时，ICT-2 保持与CPCH-16S 通讯联系，跟踪CPCH-16S
工作，（即跟踪旁路电工作）。
当旁路工作不正常时，即使ICT-2同步功能
自检通过，该灯也将不亮，表示整机同步功能不正常，也不能进行各种切换。
12.Retr blocked
重复转换被锁定。
指UPS 在3分钟内由逆变至旁路进行了5次转换后，这种转换被禁止了。
13． Pulse Release
表示ICT-2 板将触发IGBT 的脉冲发出去了。
14．Overtemperature
超温（报警信号）。
在BEST 4000 中，散热器温度超过85℃后，发出超温报警信号，10分钟转旁路。
在BEST 20001及20001.1中，当风扇出现异常时，先是发报警信号，当温度超过85℃时，延时10分钟转旁路运行。
当温度未超过85℃时，只报警，但不转旁路。
