UPS技术报告

第一篇：UPS技术报告

UPS使用技术报告

专 业：

班 级：

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指导教师：

11/12下半学期

目录

摘要................................................3

一、UPS技术方案....................................3

（一）后备式结构(包括后备方波和后备正弦波)UPS....3

（二）在线互动式UPS...............................4

（三）三端口式UPS.................................4

（四）双变换在线式................................4

二、UPS采用的先进技术..............................5

（一）采用绝缘栅极型晶体管（IGBT），作逆变功率器件 5

（二）微处理器数字化控制..........................5

（三）控制实施通道...............................5

（四）高速数据处理结构...........................6

（五）控制和诊断软件..............................6

（六）电池自动测试与维护系统.....................6

三、提高UPS可靠性的几种方法

.......................6

（一）主/从串联热备方式...........................6

（二）初级式并联..................................7

（三）高级并联方式................................8

四、蓄电池系统.......................................9

（一）蓄电池特点..................................9

（二）蓄电池用途..................................9

（三）关于电池的建议..............................9

五、UPS电池放电功率计算公式.........................9 参考文献........................................10

摘要

随着微型计算机应用的日益普及及信息处理技术的不断发展，对电网供电质量提出了更高的要求。一是要解决市电中断或时变对计算机等负载产生的不良影响，二是要保证输出优质的正弦波。因此，引入了一种新型的不间断电源技术（Uninterruptible Power System,简称UPS）。

UPS是一种含有蓄能的装置（常用蓄电池蓄能），以逆变器为主要组成部分的恒压，恒频电源设备，主要用于给计算机，计算机网络系统或其他电力设备提供不间段的电力供应。当市电正常时，UPS将市电整流通过逆变器或直接稳压后供给负载使用，此时，UPS就是一台交流稳压器，同时还向机内的蓄电池充电。当市电发生中断等情况时，UPS立即将电池的电能通过逆变转换的方法向负载继续供电，使负载维持正常的工作，并保护负载，硬件不受损坏。

UPS是一种向负载提供不间断，优质，高效，可靠的交流电能，并且具有保护和监视监控功能的供电设备。UPS对于计算机及其网络，通信，金融，电力，交通，国防及高等院校，科研院所等部门的供电起着关键的作用。

一、UPS电源技术方案

用什么样结构形式的UPS，是使用者在选用时要考虑的首要因素，所以弄清各种类型UPS的结构形式和性能特点，正确评价其优缺点，就成为UPS厂商、经营者和用户必须关注的问题。如图1所示。

（一）后备式结构(包括后备方波和后备正弦波)UPS 在市电正常时，逆变器不工作，市电电压经智能调压后直接送负载，所以它有下列特点： 1.常规输出电性能指标取决于智能调压，指标比较，220V±10%，但能满足负载要求。2.在市电失压和恢复的过程中，输出电压存在切换过程，一般可控制在10ms以内，不影响负载供电。

3.逆变器只在市电异常时电池供电才投入运行，市电正常时，它处在后备状态，因此整机输出能力强。

（二）在线互动式UPS 它的工作过程与后备式相近，一般是智能结构，由MCU控制, 与后备式无本质的区别，差别在于双向变换器取代后备式的逆变器和充电器，市电正常时，AC/DC变换给电池充电。市电异常时，DC/AC向负载供电。它同样具有后备式电路简单、可靠性较高和输出能力强的特点，市电一电池转换时，输出电压的切换时间也比较短（一般小于4ms），适用于小功率UPS用户。

（三）三端口式UPS 它在主电路中串联有工频电感L，逆变器也是双向工作，输入输出电压的关系是 Uin-UL= Uout，三者之间有相位差。通过改变逆变器中电流的幅值和相位，就可改变电感L上的电压幅值和相位，以便在输人电压变化过程中，保持输出电压的稳定。特殊的结构形式决定了它的特点：

1.逆变器处于在线工作方式，随时监视并参与对输出电压的调整，保证输出电压稳定，当市电失压时，断电时输出电压切换时间为其输入切换开关动作时间，输出能力强，稳态精度好，但输入电压范围较小。

2.由于输入输出电压之间是通过改变相位关系来调整的，所以输入功率因数低，当输入电压高和轻载时呈感性，输入电压低和重载时呈容性。

3.由于输人输出电压有相位差，UPS旁路时会出现间断，所以三端口式也只能适于小功率UPS用户。

(四)双变换在线式(按照结构可以分类为高频线式UPS和工频线式UPS)：

第一个变换器（AC/DC）通常为整流或可控整流电路，将交流转换成直流并向电池充电，同时向第二个变换器提供100%负载功率的直流电能，第二个变换器（DC/AC）为逆变器，它把直流电能转变为符合负载要求的交流电，当市电失压时，直流电能由电池供给。双变换在线式UPS应用广泛，特别是大功率UPS，多采用这种形式，它的特点如下：

1.在线式正弦波输出UPS，由于在线式UPS无论是在市电供电正常时，还是在市电供电中断期间，它对负载（微型计算机）的供电均是由UPS的逆变器提供的。正因为如此，这就从根本上完全消除了来自市电的任何电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电。显然这点不是任何一种抗干扰交流稳压电源所能解决的。目前，市场上销售的在线式UPS，当外界市电电压变化范围为180V－250V时，一般它的输出电压稳定精度可达220V±3%，正弦波的工作频率稳定度为50HZ±1%，甚至更高。波形失真度均在＜3%范围内。当市电供电中断时，在线式UPS能实现对负载的真正不间断（零间断）供电。

2.在线式UPS同后备式UPS相比，它有优良的输出电压瞬态特性。一般在0～50%，50～ 4 100%负载加载或100%～50%，50%～0负载减载时，它的输出电压变化范围≤5%，这种变化的持续时间一般为小于100ms。在线式UPS一般采用20kHZ左右的PWM脉冲宽度调制技术，所以噪音都比较小，一般噪音小于50dB。

3.工频在线式UPS的控制线路设计中，由于采用了输入变压器、输出变压器及光电耦合器件等技术手段，这样它将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来，因而线路工作的可靠性得到了较大的提高，这种UPS技术成熟，故障率一般很低。所以中大型UPS(一般6k以上)用户最好采用工频在线式UPS。而对一般小型系统UPS用户可采用高频在线式UPS，因为高频在线式UPS采用高频变换技术，成本相对较低，但可靠性比工频在线式UPS略微差点，EMI干扰较大。

二、UPS采用的先进技术

（一）采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT），作逆变功率器件 其主要特点如下：

1.大大降低逆变器换流损耗以及交流滤波器的损耗，因此，逆变器的效率提高，整机效率可达94%～96%；

2.由于IGBT的开关频率在20 KHz～50KHz，明显提高了逆变器的性能，使输出电压谐波含量大为减少（<1.5%），动态响应更好；

3.IGBT用于电压控制器，驱动电路简单，同时它有正方形的开关安全工作区，并有高的峰值电流容量，使逆变器可靠性进一步增加；

4.由于IGBT逆变器的高频化，减小输出交流滤波器的尺寸，也相应减小了损耗，使整机体积小，噪音低；

5.高可靠，长寿命。

（二）微处理器数字化控制

控制系统采用先进的计算机数字控制技术及模拟量计算机控制技术，即通过主/协结构完成系统控制。

系统由整流/充电器、逆变器、静态开关3个协处理器单元和一个模拟量计算机单元承担其所有的数据采集，模拟运算功能调整等工作，然后送到主处理器进行集中控制，综合处理，记录存档和显示最终处理信息。借助这种计算机高速数据处理技术，充分发挥其系统硬件和软件特点，提高UPS实时控制、保护和监测能力。

（三）控制实施通道

目前UPS的硬件系统基本上是由整流器、逆变器、静态开关三大部分加上微机系统所组成，其数据采集是通过极为精确的霍尔器件，以及最新高速A/D转换器，将模拟信号转换成数字形式，最终纳入协处理器和主处理器通道。根据UPS功能和用户需要，这些信号将用来实现UPS控制，调整，监测和保护之目的。

分布在UPS三大部分的霍尔传感器采集两类信号：开关信号主要反应各部件开关操作，保险开关操作，热继电器等的工作状态；模拟信号反映输入、输出、电压、电流、频率以及充电电压、电流等参数。

（四）高速数据处理结构

UPS控制系统中，采用计算机高速数据处理的主/协结构，增加数据采样点及数字控制诊断软件，高速A/D、D/A转换设计。UPS运行异常往往反映在各主要波形异变上，因此，对于各点取样的模拟信息必须先进行A/D转换，驱动执行机构完成最终控制。

（五）控制和诊断软件

控制软件实现各类信号的采集，处理运行状态的自动监测、调整以及管理功能。诊断软件是故障诊断的专家系统。UPS出现异常后，该系统能迅速对故障进行诊断，推理，判明故障部件，通过显示器（或灯光，声音）报告给使用者，以便维修。同时自动记录信息，生成信息档案。

（六）电池自动测试与维护系统

蓄电池是UPS的贮能装置。由于电池故障引起UPS系统故障的比例较高，所以对蓄电池的测试及故障诊断，显得尤为重要。电池测试维护软件定期自动检测电池性能参数，为使电池处于良好的工作状态，每隔一定周期中断UPS交流输入，使电池组带载放电，激活惰性，保持电池组原有容量。在电池放电时，自动检测电池后备容量和电压，显示屏显示检测参数，当电池组容量下降10%时，自动结束测试，以免过放电。若测得电池电压高于或等于最佳值时，则显示“电池正常”；反之，则显示“电池故障”，并有声、光报警，后备时间可能减少。

三、提高UPS可靠性的几种方法

通常用两台或两台以上的单机，构成双机或多机UPS系统，提高电源供电的可靠性，使在单台UPS发生故障的同时，不会发生UPS中断供电的情况。下面几种连接方式，是目前常见的几种：

（一）主/从串联热备方式，如图2-1所示。

图2-1 主/从串联热备方式

早期一般采用这种方式，它的特点是连接成本较低，技术简单，双机冗余提高了UPS电源供电系统的可靠性，但存在一些弱点：

1.UPS本身发生故障时，可能无法切换而造成输出中断

当UPS内部电源板或电源模块发生故障时，UPS会立即停止工作，输出中断。此时，UPS也不可能再从静态开关转向旁路。这种情况发生在主UPS机上，这时既使UPS是好的也无济于事，整个计算机系统的供电将被中断。

当UPS控制电路出现问题时，逆变器烧毁瞬时（此时不满足切换条件）及一些其它原因，也可能会出现静态开关打不开而造成中断。

2.切换瞬时输出出现间断

UPS为保证输出波形连续，采用先合后断技术，即旁路通过静态开关与逆变器输出有一叠加过程，以保证输出无间断，但这两路电压必须满足频率，相位，电压幅值完全一致，否则，将有可能造成切换过程中输出的不连续。

频率正常的情况下，主UPS的负载一般为感性负载。从UPS为空载，而在电网频率偏离UPS跟踪频率范围时，UPS将启动自身晶体振荡器，由于两台UPS为独立系统，无法进行“锁相”跟踪，如在此时发生切换过程，输出波形将会有更大 输出间断时间。特别在主UPS逆变器发生故障，强行切换时，由于无法进行正常跟踪，将有可能出现较大的间断间时，甚至切换失败。

3.在供电系统中，增加了两个公共故障点

一旦主UPS静态开关出现故障，此时又要求切换则会造成负载供电中断。发生过载时，主/从UPS将依次转旁路，这时UPS的静态开关如出现问题，也将造成输出中断。

4.设备使用效率低

在整个供电过程中，始终有一台UPS长期闲置不用，使用效率低，并且备份UPS的电池长期处于浮充状态下，电池无法放电，电池寿命大大缩短。可以增加一个主、从转换装置，定期将主机与从机进行转换，对主从机的电池轮流充放电，解决此问题。但是在主从转换过程中，从机处于空载运行状态，一旦出现切换过程，负载量将从0突变到100%，整流器和逆变器将受到大电流冲击，易于损坏，影响正常输出，甚至断电。

5．维修困难

当主机发生故障，切换到从机供电时，用户负载不能停机，无法关闭UPS进行维修。一旦从机出现故障，会造成整个供电系统中断。

（二）初级式并联。如图2-2所示。

图2-2 初级式并联

初级并联方式是几台（一般两台）UPS共用一组静态旁路开关，同时增加并联柜以平衡负载电流方式实现并联。由于一般UPS控制系统多为模拟反馈电路，其输出参数及特性随温度、元件参数及器件的老化而漂移，同时由于各UPS一致性较差，故这种类型的UPS无法直接并联。为了提高供电系统可靠性，需要将UPS并联使用时，为确保各并联UPS之间输出参量的一致性，达到同步运行的目的，要增加一个并联柜，即在原基础上增加一些检测环节。同时为达到并联UPS切换的一致性，必须将原有的各静态线路开关拆除，共用一组静态开关。这种并联方式虽然比单台或串联热备份方式在可靠性等方面有较大的提高，但存在以下弱点：

1．由于这种方式仅有一组静态开关，没有冗余备份，当静态开关本身出现问题时，整个供电系统就不能够正常输出，造成输出中断；

2．当平衡检测环节（即并联柜）出现故障时，各UPS间有可能产生环流而造成逆变器烧毁；

3．当负载为非线性负载，尤其是波峰因数较差的计算机或电机等负载时，因各UPS内部反馈系统参量瞬间调整，彼比互相没有关联而造成UPS动态一致性较差，因此会短时出现很大的环流，有可能造成逆变器的烧毁。

（三）高级并联方式，如图2-3所示。

图2-3 高级并联方式

此种方法无任何独立部件，全部并联冗余，实现了真正并联，且在此系统中无需任何额外附加并联柜，可靠性极高，是目前并联技术的发展趋势。由于采用冗余式并联，负载分配均匀，设备利用率很高。

高级并联工作方式，是由并联通讯板实现的，工作方式相当于计算机的并行工作原理。其中一台主机为导航UPS，假设为1#机。整个并联系统由导航UPS发出脉冲控制所有并联的UPS工作（最多可并联6台），这时各UPS相应器件相当于并联工作。当导航UPS（1#机）出现故障或未开机时，2#机自动升为导航机，控制其它UPS，在1#机恢复正常后，又由其进行控制。而当其它UPS出现故障时，自动退出。这种连接方式优点是所有UPS均由一台UPS控制信号所控制，这样既可保证各UPS间输出参量及动态特性完全一致，又彻底解决了初级并联不可避免的内部环流问题，以及静态旁路开通和跟踪一致性的问题。

由于这种并联通讯工作方式具有连接简单，可靠性高，动态性好等优点，已开始被广泛采用。但是此并联方法对UPS自身技术要求较高，有些UPS很难采用这种技术。

以上介绍了UPS的技术性能，分析了UPS的可靠性，目的在于掌握UPS的技术，更可靠地使用UPS电源，确保供电系统连续不间断地提供高质量的电源。

四、蓄电池系统

（一）蓄电池特点：

1．密封：全密封设计无电解液渗漏、运输和安装使用都很方便。

2.安全：蓄电池有安全阀，并且不易产生气体，遇火不会爆炸，安全防爆。3.无需维护：由于全密封设计生产和基本不分解水，从使用起不需加水维护。4.自放电低：采用新型合金、高等级原材料和先进的制造工艺，常温下贮存期可达6个月。

5.使用和贮存环境温度范围宽：从－30℃～60℃。

6.无需均衡充电：在正常工作情况下，以恒压充电不需均衡充电。

7.使用寿命长：25℃环境条件下，全浮充正常使用寿命6FM系列可达5年以上，GFM系列可达10年以上。

（二）蓄电池用途：

1.邮电通信设备（程控交换机、微波通讯、移动通信、光纤通信等）。2.大型UPS及计算机备用电源（金融系统、办公设备、计算机房等）。3.电力系统（发电厂、水电站、输变电站、风能及太阳能发电设备等）。4.应急照明系统、消防安全及报警、监视系统备用电源。5.航天、航空、航海、铁路、公路交通运输及电储能。6.电子开关及控制系统。7.峰值负载补偿储能装置。(三)关于电池的建议： 1.必须：

使用前必须检查电池外观；存储电池在阴凉处(温度最好不超过200C或6800F)；把存放起超过三个月的电池加以适当的补充电；充电时要在通风良好的环境中进行；把电池牢固地安装在设备机箱内

2.切勿：

将电池放在靠近火源的地方或焚烧电池；将电池短路；将电池放在密闭箱内使用；野蛮装卸电池；使用跛裂或漏夜的电池；过度震动和摇晃电池；

五、UPS电池放电功率计算公式：P=(W×a)/(n×η)P：电池放电功率，单位－瓦/单体(Watt/Cell)； W：UPS功率； a：UPS功率因数； n：2V电池单体数量； η：电池逆变效率；

参考文献

[1] 侯明鑫，黄玉水，余运俊，一种新型的基于DSP的全数字在线式UPS[J].通信电源技术，2006.[2] 王其英，何春华.UPS供电系统综合解决方案[M].北京：电子工业出版社，2005.[3] 黄玉水，侯明鑫，吴胜益.一种采用DSP控制并基于三相半桥逆变器的UPS[J].电力电子技术，2007.[4] 许道飞.基于DSP的在线式UPS数字化控制技术[D].浙江大学，2003.[5] 周永鹏，周伟,基于DSP的UPS逆变器数字化复合控制系统设计[J].自动化技术与应用，2006.[6] 周志敏，周纪海，纪爱华，UPS应用于故障诊断[M].中国电力出版社，2008.[7] 王其英，刘秀荣，新型不间断电源UPS的管理使用与维护[M].北京人民邮电出版社，2005.[8] 王耀北，胡长义.基于DSP控制的IPM数字化直流伺服驱动系统设计[J].电气传动，2006.[9] 夏小飞，鲁铁成，董海，等.基于DSP技术的过电压在线检测装置的研制[J].高电压技术，2006.[10] 李成章.改进“1+1”UPS并机供电系统[J].今日电子，2006.[11] 蔡勇.UPS并机供电运行可靠性分析[J].齐鲁石油化工，2003.[12] 陈静，何湘宁，智能UPS技术及其发展趋势[J].中国电力，2002.

第二篇：UPS技术报告

一、UPS基本原理：

1、通用要求: 输入额定电压：

交流电压：单相，220V/50Hz 直流电压：110V(110V直流系统)或220V(220V直流系统)。

额定输出电压及频率：单相 220V/50HZ

2、原理

UPS目前分为后备式、在线式和在线互动式，目前工区所辖变电所内UPS有后备式和在线式： 后备式：

交流电由交流屏过来，经交流输入空开引入UPS装置，直流电从直流屏过来，经直流输入空开引入UPS装置。交流输入空开、直流输入空开、旁路输出空开均合上，旁路维修空开分开（UPS检修时用，运行人员不操作）

正常工作时，交流输入经滤波后，供给交流输出，逆变器不工作

当交流电源异常，UPS内静态开关自动切至逆变回路(切换时间一般为4ms)，由直流逆变成交流输出

有的变电所为节省空间，没有专门的UPS屏，UPS装置放在直流屏或其它屏柜内。交直流输入直接进装置，没有空开。

优缺点：由于正常时逆变器不工作，逆变器的寿命相对较长，故障机率较小，但正常情况下，负载由市电电源供电，波形质量不高，且有切换时间。

在线式，一般为进口APC

如图，交流电由交流屏过来，经交流输入空开、旁路输入空开引入UPS装置，直流电从直流屏过来，经直流输入空开引入UPS装置。交流输入空开、直流输入空开、旁路输入空开、交流输出空开均合上，旁路维修空开分开（UPS检修时用，运行人员不操作）

正常工作时，主输入交流经过整流变为直流，再经逆变器逆变成纯正的正弦波交流输出； 当主交流输入失电或整流器故障，直流输入经逆变输出，并实现0 时间切换；

当逆变器故障时，UPS内部静态开关自动切至旁路，实现旁路工作。

优缺点：在逆变器没有故障时，负载均由逆变器供电，波形质量高，并可实现0 时间切换。不管在市电输入正常还是由直流逆变供电时，逆变器始终在工作状态，故障机率相对较大。

区分:在线式交流输出正常由逆变器提供，后备式交流输出正常由市电直接供电；在线式有旁路输入，后备式没有旁路。

说明：由于工区所辖变电所之前采用进口在线式UPS，如APC等，有旁路输入开关和旁路运行信号，后来采用国内的后备式UPS，如前进变的深圳市英微特电子技术有限公司IVT系列，设计院图纸仍沿用原来的设计，有旁路输入开关，当地有旁路运行信号，但旁路无接线，且输入开关目前放至分开位置，不影响运行。

3、UPS负荷：计算机监控系统，电能计量系统及其他不允许断电的自动装置

二、巡视要求：

1、后备式：交流输入空开、直流输入空开、交流输出空开及各负荷空开合上（没有空开的不用检查）；UPS装置面板：“市电”指示灯、“工作”指示灯亮；“偏压”指示灯、“过载”指示灯、“故障”指示灯不亮，如图所示：

2、在线式：交流输入空开、直流输入空开、旁路输入空开、交流输出空开及各负荷空开合上；UPS装置面板：AC INPUT(交流输入)、INT OUTPUT（交流输出）灯亮；BAT LOW（偏压）、OVER LOAD（过载）、FAULT（故障）灯不亮，如图所示

三、事故处理：

监控端的信号为UPS异常： 到现场检查后台机信号：

UPS交流故障：UPS交流输入异常，检查所用电是否正常，检查交流输入空开及UPS负荷有无跳闸。若有空开跳开，检查跳闸回路无明显异常，试送一次，仍跳开，不再合上，向上级汇报。

UPS系统故障: 检查UPS装置面板信号灯有无异常，向上级汇报。

UPS低电压： UPS直流输入异常，检查直流输入空开有无跳闸。若有空开跳开，检查跳闸回路无明显异常，试送一次，仍跳开，不再合上向上级汇报。

UPS旁路运行（在线式有此信号）：检查交流输入开关、直流输入空开及UPS负荷开关有无跳闸，以及装置有无告警。若装置无告警，空开跳闸，检查跳闸回路无明显异常，试送一次，仍跳开，不再合上，向上级汇报；若装置告警，向上级汇报。

第三篇：UPS问题报告

000000渤海五公司电力电子调试班

关于UPS问题纪要

随着我厂生产规模的不断扩大，控制各生产装置的DCS室都安装了UPS（不间断电源），然而UPS能否为负载提供高可靠、高质量的电源，将直接影响生产装置的安全生产。近年来石化企业因UPS故障而停工的事故时有发生。为了使我厂尽量避免此类事故的发生，我们认为应从以下几个方面考虑：

1、UPS的运行环境

运行温度：0С～28С,考虑电池运行的最佳条件，温度为15С～25С。储存温度（不带电池）：-20С～+65С。

相对湿度：50%左右最佳。

音响噪音：小型45～50dB、中型50～55dB、大型55～70dB。抗静电放电性能：符合IEC 801-2。还应该注意防尘、防潮、防光照。

而目前我厂四十多台UPS中，只有一部、二部、三部、车液的UPS间基本满足以上的条件，但UPS间除三部外，普遍存在空间狭小，安全距离不够，既给日常维护和检修带来不便，也不利于UPS散热。而且有的UPS在仪表间和仪表设备混在一起，有的干脆就放在配电室里，容易造成管理混乱，望各级领导给予重视。

2、UPS的技术参数

UPS的技术参数是表征UPS的质量高低的重要指标。在选用UPS时我们建议应主要考虑以下几个重要的指标。

①主电源允许的输入电压变化范围和交流旁路允许的电压变化范围。②主电源允许的频率变化范围和交流旁路允许的频率变化范围。③输出电压特性和频率特性。

④输出电压的静态稳定度和输出电压的瞬态特性。

⑤输出带三相不平衡负载和非线性负载（我厂UPS负载多为非线性）的能力。⑥输出电压的谐波失真度。

⑦交流旁路市电供电逆变器供电的切换时间。⑧峰值因数（在UPS逆变器电源的交流输出电流的输出电流的峰值与输出电流的有效值的比值）。

由于种种原因我厂的UPS品牌较杂，从设计、审核、定货、施工等环节对以上技术指标把关不严，造成了有些UPS的故障率偏高，运行不可靠。因此，我们建议今后在选择UPS时应充分考虑专业人员的建议，并希望设计、审核、定货等各部门严格把关。

3、UPS的运行方式

现在的UPS电源工业，可向用户提供五种类型的UPS电源。在线式、在线互动式、后备式正弦波输出、后备式方波输出、Delta变换型。以上五种方式中以在线式供电最为可靠，但价格也比较贵。

而我厂的UPS运行方式各式各样，今后希望由机动部、渤海公司挑选一两种

0渤海五公司电力电子调试班

可靠的运行方式。我们认为应优先考虑在线式，并和计算机联网，以便实时监控UPS的运行状态，而且还应该在UPS输出和负载之间加装隔离变压器，这样将大大增加供电的可靠性。

4、工程交接和人员培训

当UPS交接时，应将电气接线图、UPS说明书、调试参数等一并交齐，以免当UPS出现故障时，无法进行初期的处理。而我厂在UPS交工时，这方面做的有些欠缺。，随着UPS的数量不断增多，以现在电调班的人员数量以明显不能满足日常维护的需要，而且现在的成员大多没进行过专业培训，望有关领导给予重视。

5、电池管理

目前在UPS电源中广泛使用的是无需维护的阀控式铅酸蓄电池。内置式电池组的成本大约占UPS电源总成本的20%～25%，在返修的UPS电源中，由于蓄电池故障而引起UPS电源不能正常工作的比例大约占1/3。因此，我们必须做好UPS的管理工作。而电池的寿命与环境温度密切相关。当环境温度在20С时，电池的寿命最长。运行在供电质量高，很少发生停电的UPS电源，应该每隔一定周期（3～4个月）人为地中断交流的输入，以使UPS电源中的蓄电池放电一次，然后在加上市电重新充电，这样有利于延长电池的寿命。

但是我厂的UPS电源只有在装置停工或检修时,才能对电池进行彻底的检查。因此，我们建议应定期强迫停机对电池进行检测、充放电。UPS电池必需定期更换。由于电池在UPS运行状态损坏时很难及时发现，我们建议应用电池在线监测设备，以便在线实时监测电池的情况。

6、机器寿命

大量的运行统计资料表明，UPS的额定输出功率越大，其MTBF（预期的平均无故障工作时间）值越大（可靠性越高）。

小型UPS（0.7～10KVA）的MTBF值：4～14万小时 中型UPS（10～50KVA）的MTBF值：13～22万小时 大型UPS（40～1000KVA）的MTBF值：20～40万小时

所以说当UPS的运行时间到了期限时，我们就应将UPS停下来进行全面检查，对运行可靠性降低的UPS应报废。

7、负载

由于我厂UPS的负载主要有仪表来管理，因此我们对负载的分布情况不十分了解。当UPS需要紧急停电时，不知道该UPS所接的负载情况，这种情况时有发生。因此，我们希望仪表和电工加强联系，使我们更清楚的了解UPS的负载分布情况。石国江 guojiang666@sohu.com

第四篇：UPS行业报告

2013——UPS市场不平凡的一年

来源：前瞻网

2013年9月，在高端UPS市场取得巨大成功的国际品牌艾默生，经久投入研发成功的GXE小机产品重磅推出上市，抢滩小功率市场。一场改变UPS市场竞争格局的硝烟之战即将在2013年下半年打响。

前瞻产业研究院发布的《2013-2017年中国不间断电源(UPS)行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》分析认为，2013年，UPS市场注定是不平凡的一年，国内国际厂商原有的既定格局有可能在这一年被打破。从产品本身来说，低功率市场的产品同质化日趋严重，一些国内厂商将研发重点转向大功率UPS，以实现差异化竞争。从市场需求来说，由单一UPS向整体解决方案转型已迫在眉睫，既不再单纯依靠UPS，而是为客户提供包括制冷、机柜、布线、PDU、软件管理等一体化的解决方案。

一、UPS市场竞争格局

从目前国内市场上销售的品牌和厂家来看，销售排名前列的UPS制造商主要有国际品牌施耐德、艾默生、山特、伊顿，大陆本土品牌科华恒盛、冠军、科士达以及台商品牌中达电通。而销售前三名分别是伊顿、施耐德和艾默生，这三家的市场份额超过60%，市场集中度高。虽然本土UPS厂家科华恒盛、科士达等不断采取调整产品结构等策略，并且华为于2012年进入UPS行业，但是三大国际品牌在中国市场上的份额短期内很难打破。

图表1：中国UPS市场企业竞争地位分析(单位：%)

数据来源：前瞻产业研究院不间断电源行业研究小组整理

二、UPS市场竞争策略

1、产品策略

强调绿色、重视节能一直是这几年UPS供电系统技术创新的重点。节能主要体现在UPS产品本身的节能和整体机房节能，而“绿色”主要体现在提高整机效率、减少对电网的干扰以及少占用空间、节省成本等，所以使用高频机型UPS的用户在逐渐增多。另外，模块化UPS、网络化UPS等也是产品升级的方向，采用模块化UPS，除了能提高电源供应的可靠性，企业能根据目前的负载要求选配模块，而当企业因发展需要扩展时，企业可以根据自己的需要添加所需的模块。

2、价格策略

在UPS市场，尤其是大功率产品市场，价格仍然是用户选购的重要因素之一。随着用户对信息化改造要求越来越高，大功率UPS产品的需求会越来越多，为了更多地抓住大功率市场，厂商必须在技术创新、节约成本方面下大功夫，大幅降低产品价格，为用户提供更切实可行、更实惠的电源解决方案。而对于中小功率低端产品，各厂商同类产品之间的价格已基本透明，差异不大，价格因素在用户的选购参考因素中已不是很敏感。

3、渠道策略

对于不同的UPS产品，其分销的渠道也不尽相同，中小功率产品主要面对中小企业用户，多采用经销商渠道，而大功率产品主要针对政府、电信等行业用户，多采用直销和系统集成商等渠道方式，专业化分销是个趋势。随着中、大功率产品的市场需求比例越来越高，而且随着数据中心和机房产品的精细化管理对UPS整体解决方案提出更高的要求，一站式服务模式越来越被用户所关注。预计未来，UPS销售模式将从“以单一产品销售”为主转变为“以全套电源供应与管理解决方案推广”为主，系统集成商在UPS市场销售渠道中的重要性将越来越突出。

4、服务策略

在UPS产品向整体解决方案的方向转变时，厂商之间的竞争很大程度上体现在服务上。在注重完善传统的支持与维护服务能力的同时，应当全力提升企业在专业服务方面的能力，以形成包括方案咨询、集成与开发、培训及管理外包服务在内的完整的服务价值链。注重一站式的系统服务以利于产品的轻松应用，设计人性化、智能化的安装操作界面从而使得产品尽可能的简单化，增加投入来培训专业到位的渠道商、售前销售和售后服务人员，以及及时有效的24小时热线服务和一支训练有素的工程师队伍，这就组成了一个系统化的服务体系，建设这套服务体系的宗旨应该就是让用户在安装、运用以及维护方面均能感受到轻松省心以及节约成本。

第五篇：数字控制UPS电源技术及应用

数字控制UPS电源技术及应用

传统的UPS采用模拟电路控制，对于生产厂家和用户而言，无论是相控技术还是SPWM技术，模拟控制存在诸多局限性。随着信息技术的发展，高速数字信号处理芯片（Digital Signal Processor, DSP）的出现，使得数字化的控制在更广阔电气控制领域中应用有了可能性，也成为主要发展趋势之一。

一、数字控制UPS的应用优势

有了高速数字信号处理芯片的支持，采用数字化的控制策略不仅可以较好的解决UPS电源模拟控制里的有关问题，而且还增加了UPS电源模拟控制中很难实现的一些控制功能，其主要应用优势有：

（1）数字化控制可采用先进的控制方法和智能控制策略，使得UPS的智能化程度更高，性能更加完美。智能化控制代表了自动控制的最新发展阶段，继承了人脑的定性、变结构、自适应等思维模式，也给电力电子控制带来了新的活力。在高频开关工作状态下，逆变电源的模型更加复杂化，这是模拟控制或经典控制理论难以有良好控制效果的，而采用先进、智能化的数字控制策略，就可以从根本上提高系统的性能指标。

（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必对硬件电路做改动。数字控制系统的控制方案体现在控制程序上，一旦相关硬件资源得到合理的配置，只需要通过修改控制软件，就可以提高原有系统的控制性能，或者根据不同的控制对象实时、在线更换不同控制策略的控制软件。

（3）控制系统可靠性提高，易于标准化。由于数字控制的高可靠性，必然使得整个控制系统可靠性的提高，而且可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只需要对控制软件做一些修改即可，这对生产厂家而言是有着巨大的吸引力的。

（4）系统维护方便，系统一旦出现故障，可以很方便地通过RS-232或RS-485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试。这样就可以以较低的成本完成自我校正及远程服务，给厂家的售后服务带来了极大的方便。

（5）系统一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不会像模拟器件那样存在差异，所以对于同一控制程序的控制板，其一致性是很好的，也没有模拟系统中模拟器件调试带来的差异问题，那么同一控制板的一致性就会比模拟系统高很多。采用了软件控制，就实现了硬件软件化，使控制板的体积大大减小，生产成本下降。

（6）易于组成并联运行系统。由于单位UPS系统均是数字控制，有相应的控制变量代表系统中的状态量，那么就可以较方便地获得均流所需要的信息，利用相应的均流算法实现UPS的并联运行系统。

二、DSP控制的UPS工作流程

DSP控制的数字式UPS电源的工作流程是：当市电正常，输入电压、频率在允许的范围时，PFC部分对输入进行功率因数校正，使得该系统的输入功率因数为0.98左右，同时避免对电网产生污染，输入的市电经PFC环节变换得到400V直流输出电压，为后面的逆变电路提供能量。同时DC/DC部分仍然在正常工作，只是由于电池电压经过DC/DC电路变换得到360V输出电压，略小于市电经PFC变换得到的直流母线电压，这样通过二极管就将它和直流母线隔离，DC/DC部分空载运行，处于热备用状态。当市电不正常时，市电掉电或者输入电压、频率不在允许的范围时，市电经PFC得到直流母线电压迅速降低，当低于360V时，二极管导通，使得直流母线电压维持在360V,此时逆变器得到的能量是由电池电压经由DC/DC电路变化得到的直流母线电压。无论市电是否正常逆变部分均可以正常的工作。一般蓄电池可提供几分钟到几十分钟的后备供电时间，大容量的电池组的后备供电时间可以达几个到几十个小时，对于备有柴油发电机的用户，可以在市电停电5~10秒之内把柴油发电机投入到UPS电源的输入端，可以在长时间停电的情况下向用户提供高质量的正弦波电源。经处理以后的市电同时还送给市电电压/流相位测量电路，产生市电电压信号和相位信号，供微处理器电压/流测量和同步锁相之用。这样就实现了对负载的不间断供电功能。

三、DSP控制的UPS组成结构

UPS要实现数字化控制，那么用更多的模拟器件才能实现的控制功能和算法就可以通过DSP的软件的编程来实现，所以整个UPS的结构就相比较用模拟器件的实现的UPS的整体结构要简单得多。如图1所示下面就是数字化的UPS的整体框图。主要由输入功率因数校正、逆变部分、DC/DC等组成。

四、DSP控制的UPS关键电路结构

（1）UPS的功率校正电路

输入功率因数校正电路如图2所示主要由功率管T5、电感L1、二极管D1、电容C1组成。它为输入部分提供功率因数校正功能，并且提升电压至400V.（2）正弦逆变电路结构

正弦逆变电路如图3所示主要是由电容C1,功率管T1、T2、T3、T4组成的逆变桥，电感L2,电容C2等组成。PFC模块的输出经由逆变部分能够产生负载所需的纯正弦波交流电压。

数字UPS的正弦逆变器是时刻处于工作过程中，其工作原理是通过采样电路对逆变电路输出电压和电流进行采样，得到的采样信号输入到DSP中，对采样信号进行处理，依照一定的算法和程式来实现正弦逆变电路控制的功能。

（3）DC/DC电路结构

DC/DC电路的构成如图4所示，主要是由高频变压器、功率管T6、T7,整流二极管D33、D34、D35、D36,电容C31等组成。该部分采用直流电压环反馈控制，变换后的电压通过二极管D6与PFC的输出端相连。

由于电池电压比较低，逆变器对直流电压的利用率又不高，所以需要DC/DC电路来转换电池的电压。DC/DC的电路结构有很多，但是各有优缺点，最常用的就是推挽式直流变换电路这种电路的优点就是驱动电路简单，输出功率大。一般被功率要求比较高的负载选作直流变换电路。

（4）UPS其他结构功能

同时通过SCI和SPI来实现整台UPS的监控程序，通过SCI口和微机进行通信，实现远程监控是全数化UPS的重要结构功能。

一方面，在UPS运行时出现市电故障或停电时，UPS会利用上述通讯通道向由它供电的计算机网络传送因市电故障产生的报警信号。当长时间停电，而电池组的供电电压要低于临界放电电压时，计算机网络会在UPS电源发出自动关闭命令的驱动下，完成数据的保存和设备的保护。

另一方面，提供一个友好的人机界面，可实时监视UPS的运行参数，方便用户的参数修改，同时便于用户查询UPS运行的历史记录。还可在计算机网络上对UPS进行定时的开机/自动关机操作。为实现上述控制功能，还可以提供RS-232和RS-485通信接口，用户可根据实际情况任选一种。对于要求执行网络管理功能的UPS,应配置有简单的网络管理协议（SNMP）适配器或适配卡。

随着数字化技术的发展，DSP技术已经被许多UPS厂商在产品中使用。DSP技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净程度，同时也提高了UPS产品自身的可靠性。而IGBT技术和高频技术的应用，大大提高了电源效率，降低了系统噪音和电源自身的电力损耗，也提高了系统的可靠性。UPS的数字化并不是简单的指在系统中应用了数字器件，如单片机及FPGA等，而是指整个系统的控制应用数字器件的计算能力和离散控制方法来完成。随着数字处理硬件技术的发展，计算速度的提高，必然促使UPS向数字化方向发展。

输入功率因数校正因数电路的工作原理，UPS市电通过功率因数校正模块，来进一步减少来自电网上的干扰，也同时使整个UPS系统的功率因和转换效率得到提高。功率校正模块是一个AC/DC变换器，它完成输入的整流，同时控制输入电流为正弦波，从而达到很高的输入功率因数。功率因数校正部分还必须保持直流电压恒定，不随输入的变化而改变。直流电压又在逆变部分变换成幅值、频率合适的交流电源。当UPS工作在蓄电池方式时，该直流电源经过DC/DC变换隔离后得到逆变部分所需的直流电压。