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UPS（西门子UPS电源代）概述
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。
组成
UPS目前分为在线式和后备式等，目前，主流的UPS厂商为台湾艾普斯,厦门科华、佛山BAYKEE（柏克 ），EAST（易事
特）、深圳山特、overtop（顶尖）、东莞优玛电气UMART、APC、 伊顿、爱默生等，都提供各种级别的UPS满足不同用户群的
需要。UPS不间断电源
[2][3][4]不间断电源的组成从基本的应用原理上讲，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。
三种在线方式
UPS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。
（1）在线式UPS电源
在线式UPS电源：这种UPS电源一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质
量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰
；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对
电源有严格要求的场合。在线式UPS电源不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，
它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，显然，由于其功能的特殊，价格也明显要贵一大截。这种在线式
UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。
（2）在线互动式UPS
在线互动式UPS电源：这是一种智能化的UPS电源，所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向
工作（即整流工作状态），给电池组充电；在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，
因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动式UPS电源的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般
为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输
入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间
可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方
便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点，但其稳频特性
能不是十分理想，不适合做常延时的UPS电源。
（3）后备西门子UPS电源
后备式UPS电源：平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交
流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于
市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键
性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时
应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几
十分钟，主要是让您有时间备份数据，并尽快结束手头工作，其价格也较低。对不是太关键的电脑应用，比如个人家庭用户
，就可配小功率的后备式UPS。
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i.电源配置方案选用一般为：两电源、三电源、逆变电源。其中逆变电源方案仅适用于热电站及变电站。
ii.系统在负载正常运行后，可以进行UPS离线检修、蓄电池定期维护工作。
iii.电源系统切换装置应能实现无扰动切换。
iv.低压母线的直流馈出回路，需配置隔离及稳压器。
v.具备两路供电的控制仪表，应具备两路非同期工频交流电源同时工作的条件。
对UPS的要求：
I.选用在线式UPS，电源质量符合UPS输出标准时，其逆变器在热备用状态运行，其接线简单可靠。
II.UPS容量≤40KVA时，宜采用单相输出；＞40KA时采用三相输出。采用三相输出时，UPS必需具备在短期内各相100%不平衡
情况下正常工作的能力。
III.采用单机运行方式。
IV.采用密封阀控式铅酸蓄电池，备用时间一般为15~30MIN。
V.UPS容量按新建系统的1.5倍配置。
3 UPS系统方案设计
3.1 系统构架
这个是石化行业典型的两电源的UPS构架，由两路电源，一个隔离变压器、一台UPS组成。UPS采用双电源回路输入，UPS主电
源由电源1提供，UPS旁路电源有电源2提供，同时UPS设置一个脱机维修旁路，允许UPS在故障维修或者更换时，系统仍然能够
正常工作。同时DCS系统中的负载分为两个级别，即一般负载和重要负载，重要负载（一级负荷）由UPS系统直接供电，一般
负载（三级负荷）由电源2经隔离变压器后供电。
3.1.1 UPS工作原理
UPS由整流器、逆变器、静态旁路、手动维护旁路、电池组构成。市电正常时，UPS将主回路的交流电整流成直流电，对电池
充电，同时由逆变器将直流电重新逆变为与备用电源同频率同相位的高精度交流电，为负载供电。市电异常或中断是，电池
对逆变器供电，输出高精度交流电为提供负载工作需求。UPS原理构架如图二所示。
3.1.2 隔离变压器原理
方案在市电电源2的后端设置隔离变压器，输入端采△型接法，不引入中线，输出端采用Y型接法。实现输入与输出的中性线
隔离，减少*。
4 UPS的选择
4.1基本参数选择
有了合适的系统架构之后，必需根据系统架构选择一台合适的UPS。根据集团公司的文件要求，UPS至少满足下列条件：
a)输入电源质量指标：
输入电压：三相380V±15%或单相220V±15%。
输入频率：50HZ±2.5HZ。
b)输出电源质量指标：
输出电压：220V±5%。
输出频率: 50HZ±0.5HZ。
输出波形失真率: 小于5%。
c)输出电源瞬间断电时间应小于等于20mS。
d)输出瞬时电压降小于10%。
e)输出谐波失真率：THD<3%。
f)MTBF≥150,000小时
上述参数对于目前的UPS技术而言，非常容易实现，以台达NT系列UPS为例。目前该系列UPS能够达到以下技术规格。
a)输入电源质量指标：
输入电压：三相380V±25%。
输入频率：50HZ±5HZ。
b)输出电源质量指标：
输出电压：220V±1%。
输出频率: 50HZ±0.1HZ。
输出波形失真率: 小于3%。
c)输出电源瞬间断电时间应0mS。
d)输出瞬时电压降小于5%。
e)输出谐波失真率：THD<3%。
f)MTBF≥300,000小时
UPS在选择时，输入范围越大越好，宽输入电压范围的UPS,能够更好的适应企业复杂的电网环境，降低UPS的电池放电次数。
输出范围选择精度越高越好，同时必需考虑输出电压瞬断时间，越精密的仪器，短暂的瞬段可能造成设备的误动作或者数据
误码，是一种致命的危险。因此UPS宜选择输出精度高、0瞬断的机型。
4.2其它特性选择
常见故障
UPS电源故障现象：一台迈普1KVA在线式UPS电源，开机后旁路输出正常，按ON键，能由旁路转入逆变器工作，但立即又
跳转旁路，且故障灯亮，蜂鸣器长鸣报警，按OFF键，蜂鸣器停止报警，旁路输出正常。
UPS电源故障分析与维修：根据故障现象，初步认为控制电路部分工作正常，因为按ON键，经延时1～2秒后，能自动跳转
到逆变器工作状态，但故障立即出现，由此可大致判断出故障发生电路是：
(1)软启动控制电路有短路故障;
(2)功放板输出电路有短路故障;
(3)以上两部分都有短路故障。因为旁路输出正常，基本上可排除微机、插座等外部设备短路的可能性。打开机壳，发现
软启动密封胶已烧变形，把引出线剪断后，用万用表逐一测量软启动块上每的一个元件，都已烧坏，换上一个新的软启动块
，接上电源，按ON开关，故障依旧，证明仍有短路故障存在。
关掉电源，用万用表测量功放板输出电路部分的二极管Q13、Q14、Q19、Q20都正常，测MOS大功率管(YTFP250)Q7、Q22、
Q23也正常，测另一臂的MOS大功率管Q5、Q17、Q18，发现Q17与Q18的D极与S极之间的电阻为0Ω，Q5未发现异常。因Q17、Q18
两功率管的D极和S极是并联的，故把Q17、Q18焊下来单独测量，Q18正常，Q17的D极和S极确实已击穿短路。
因市场上难买到YTFP250，查手册得知IRFP250的参数与YTFP250几乎一样。用一只IRFP250换上后，再用万用表测两臂的
在线电阻值相等，接上电源后开机，按ON开关，逆变器能工作，但输出为230V左右，调节输出微调整电位器VR3，使输出为
220V，用蜡或密封胶封住VR3，接上负载，开机后一切正常，故障排除。
UPS电源故障现象：一台迈普1KVA在线式UPS电源，开机旁路工作正常，按ON开关，无反应，继电器没有闭合，逆变器不
能工作。
UPS电源故障分析与维修：根据故障现象，大致可判断故障在面板电路或继电器电路。打开机壳，拆下面板，用万用表先
测量继电器，正常。由于按ON开关不起作用，怀疑ON开关损坏，用万用表红、黑两笔分别接在ON开关的两端，按下ON开关，
电阻为0Ω，证明ON开关是好的。
接上电源，用万用表直流电压档分别测量ON开关的两端对地直流电压，发现一端有电压，另一端无电压，而无电压端通
过电阻R99与电阻R100相连接，再用万用表分别测R99两端对地电压，一端有电压，而与ON相连的一端无电压。关掉电源，测
量R99在线电阻值为无穷大，而R99的电阻值应为100KΩ，换一只100KΩ的电阻，按上电源，按下ON开关，逆变器能工作，输
出有220V交流电压，接上负载，能正常工作，故障排除。
UPS电源故障现象：一台SANTAK 1000VA方波后备式电源，市电供电运行正常，逆变时，蜂鸣器长鸣，报警指示灯长亮，
无输出。
UPS电源故障分析与维修：用户反映该UPS送检前两天，在市电转逆变时，能听到机器内部发出“呼噜呼噜”的异常声，
且声音很大，但有输出，过一段时间后，就出现了上述故障现象。打开机壳，在无市电空载的情况下开机，发现在打开开关
的一瞬间，UPS有输出，风扇也转起来了(风扇使用UPS的输出电压220V)。大约2秒钟后，逆变无输出，出现上述故障现象，用
万用表测量末级驱动电路，发现Q1～Q3己被击穿短路(Q1～Q3采用并联联接)。
由此可知，故障发生前UPS在市电转逆变时发出的“呼噜呼噜”声音，是UPS的末级驱动电路的两臂输出极不平衡引起变
压器声音异常，也就是Q1～Q3(或Q4～Q6)有部分损坏，由于没有及时维修，导致末级驱动电路的一臂Q1～Q3全部损坏，引起
短路，从而使过流保护电路动作，封锁逆变工作脉冲输出，使逆变无输出。更换Q1～Q3，并测得其它元件无损坏后，开启电
源开关，UPS逆变输出恢复正常，故障排除。
UPS类型 后备式
后备时间 满负载时的典型备用时间:1.2 分钟,半负载时的典型备用时间:11.2 分钟分钟
输出插座 (2) Chinese outlet (备用电池)
充电时间 24小时
输入电压范围 165-266V
输入频率范围 45-55Hz
输出电压范围 230V
输出频率范围 47-53Hz
输出电压波形 正弦波
市电保护 180焦耳
产品重量 5.4kg
后备式UPS是我们最常用的，它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时
间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波，但由于结构简单而具有价格便宜，可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设
、POS机等领域。
联系人：（王浩）
电话：18001283863
CSB蓄电池：www.csbdianchiwang.com