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1、天津电子信息职业技术学院暨国家示范性软件职业技术学院网络供配电施工与管理课程论文论文题目： UPS的设计使用与维护 姓 名： 王伟晨（13） 系 别： 网络技术系 专 业： 计算机网络技术 班 级： 网络S15-4 指导教师： 孙 健 设计时间：2017年1月2日 至2017年1月6日14摘 要：随着科学的发展社会的进步，一些重要用户的关键设备如互联网数据中心、银行清算中心、证券交易系统、通信网管中心等，要求提供高质量的无时间中断的交流电源。根据我国国家标准GB2387-89 规定，对于需要配置不间断电源的计算机房提供的交流电源至少应满足：380V/220V、50HZ、三相五线制、电压波动小于
2、+-5%、频率波动小于+-0.5%、波形失真小于+-5%。此外可能产生的任何瞬态供电中断应控制在5 ms 以内。一般的微机和服务器所允许的瞬态供电中断时间在8 至10ms 的范围。若超过此范围，就会造成微机进入误动作或自检程序，从而造成正在运行的数据或程序被破坏和丢失的不利局面。另外过频的瞬态中断引起的峰值高达400V 左右的瞬态干扰是造成服务器产生偶发性自动关机的重要原因之一。而且，电网故障停电，电网电压下陷与浪涌，电网持续欠压与过压，电网高频噪音，电网频率波动，电网谐波污染以及电网遭雷击等各种因素对电网上的用户造成了很大的损害。因此寻找一种“干净”的不中断的电源系统将非常必要。UPS（Un
3、interruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。 关键词：（ups，不间断电源，使用与维护）目 录一、UPS的基本介绍11.
4、1 UPS的概念11.2 UPS的组成11.3 UPS的优点3二、UPS的分类32.1 后备式UPS32.2 在线式UPS42.3 在线互动式UPS5三、选购方法与要点63.1 选购方法63.2 选购要点7四、UPS的配备方式84.1 集中式UPS84.2 分布式UPS9五、使用及维护105.1 日常使用注意事项105.2 故障维护11六、总结12七、参考文献13一、UPS的基本介绍1.1 UPS的概念UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主
5、机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求，克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网
6、环境日益恶劣的问题，以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。直流电源，是维持电路中形成稳恒电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。UPS和直流电源是企业重要的供电保障设备，传统的维护管理包括：日常巡检外观，定期更换电池、滤波电容、风机等易损件，大修时做电池活化等；改造或采用换代设备，使用高级工具测试电池性能。这种管理方式企业投入成本高，维护人员工作量大，不易实时掌握设备运行状态和关键数据，设备事故预防能力低。实施在线维护管理可避免传统方式的不足之处，获得良好效益。UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power System/Uninte
7、rruptible 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，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。1.2 UPS的组成UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消
8、除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。在电网电压工作正常时，给负载供电如图1-1所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常的生产（如
9、粗黑所示）；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）。图1-1 电网工作图当市电正常为380/220VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220V或380V交流电压，同时市电经整流后对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，
10、不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面输入空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作，如图1-2。图1-2 工作过程1.3 UPS的优点不间断电源的主要优点，在于它的不间断供电能力。在市电交流输入正常时，UPS把交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电，给后级负载使用。一旦市电交流输入异常，比如欠压了或者停电了又或者频率异常了，那么UPS会启用备用能源蓄电池，UPS的整流电路会关断，相应的，会把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电，继续给后级负载使用。这就是UPS不间断供电能力的由来。当然，UPS的不间断供电时间不是无限的，这个时间受
11、制于蓄电池自身储存能量的大小。如果发生交流停电，那么在UPS的蓄电池供电的宝贵时间内，您需要做的就是赶紧恢复交流电，比如启用备用交流电回路、启用油机发电，实在不行，就只能紧急存盘，保存劳动成果，等待交流电恢复正常后再继续。不间断电源现已广泛应用于：矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、应急照明系统、铁路、航运、交通、电厂、变电站、核电站、消防安全报警系统、无线通讯系统、程控交换机、移动通讯、太阳能储存能量转换设备、控制设备及其紧急保护系统、个人计算机等领域。二、UPS的分类2.1 后备式UPSUPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类
12、。其中，我们最常用的是后备式UPS，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，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。后备式UPS电源又分为后备式正弦波输出UPS电源和后备式方波输出UPS电源。后备式正弦波输出UPS电源：单机输出可做到0.25KW2KW，当市电在170V264V间变化时，向用户提供经调压器处理的市电；当市电超出170V264V范围时，才由UPS提供高质量的正弦波电源。后备式方波输出UPS电源：与后备式正弦波输出UPS电源不同的只是为用户提供50Hz方波电源。后备式UPS，又称非在线
13、式UPS，又称离线式（off line）。新标准IEC62040-3规定为被动后备式（passive standby）。在市电正常时，由市电通过简单稳压滤波输出供给用电设备，蓄电池处于充电状态。当停电时，逆变器工作，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出给用电设备。由于平时市电正常时，逆变器是不工作的，只有在市电停电蓄电池放电时才开始工作，所以这种UPS被称为后备式UPS。后备式UPS主要具有以下特点:体积小，效率高，价格低廉，运行费用低由于在正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。负载同上线供电系统没有真正隔离，较长的转换时间，缺少真正的静
14、态开关，这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等)，但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心，电话交换机等)，输出电压不能调整，输出频率取决于交流输入电源的频率，也不能调整。2.2 在线式UPS在线式UPS是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，逆变器一直处于工作状态。所以当停电时，UPS能马上将其存储的电能通过逆变器转化为交流电对负载进行供电，从而达到了输出电压零中断的切换目标。在线式是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态，
15、在线式UPS一般为双变换结构。所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负载。这种UPS不间断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,同时对蓄电池充电管理；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主要具有以下特点:(1)由于在线式UPS无论是在市电正常时，还是在市电中断由机内蓄电池向逆变器供电期间，它对负载的供电均是由UPS的逆变器提供。正因为如此，从根本上消除了来自市电电网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。这显然不是任何一种抗干扰交流稳压电源所能解决的。当市电电压变化范围为180250V时，它的输出电压稳定范围可达220V3%，正弦波的工作频率稳定范围在50Hz1%。(2)在线式UPS输出正弦波的波形失真系数最小，一般小于3%。(3)市
