標簽：不間斷電源Up電源系統

0引言

不間斷電源設備(UpS)是一種電子電源系統，其基本功能是當市電電源發生故障時，不間斷地為用戶設備供應符合規定的交流電源。當市電電源停電時，UpS將轉換為由蓄電池供電的工作方式，在規按時間內向用戶設備供電。當市電電源較長時間停電時，UpS要由備用發電機組供電，繼續不間斷地為負載供電。此外，在市電正常的情況下，UpS將市電電源進行適當的變換和調節，從而抑制市電電源的各種干擾;為負載供應高質量的交流電源。因此，UpS還具有改善市電質量的功能。

UpS的負載是被視為關鍵性的或重點保護的設備。這些關鍵性負載包括數據處理、計算機和通信系統之類的設備等等。為滿足不同類型的負載對供電持續性和供電質量要求，現已開發出功率范圍從不足百瓦至數兆瓦的各種型式的靜態UpS。

靜態UpS重要有三種典型的電路結構，長期以來被稱為：在線UpS(onlineUpS)、離線UpS(offlineUpS)和在線互動UpS(lineinteractiveUpS)。但是，這些UpS名稱對其工作原理的表述是不準確的，很容易引起混淆。為了防止混淆，國際標準IEC62040-3重新規定了UpS新的名稱：雙變換UpS(doubleconversionUpS)、冷備用UpS(passivestandbyUpS)、市電交互UpS(lineinteractiveUpS)。

離線UpS(offlineUpS)，其本來的含義是：逆變器在正常情況下，不向負載供電，而是由市電電源向負載供電。只有當市電交流輸入電壓超出允差時，逆變器才向負載供電。然而，術語離線(off-line)也有不在市電電源上(not-on-the-mains)之意，即正常情況下市電不向負載供電。而實際上，在正常情況下，負載是由市電電源供電的。為了防止這種含義的混淆，IEC62040-3明確提出，不使用離線UpS(offlineUpS)這一術語，而使用冷備用UpS(passivestandbyUpS)術語。

在線UpS(onlineUpS)，意思是不論市電交流輸入電源情況如何，負載始終由逆變器供電。但是，術語在線(on-line)也可以理解為在市電電源上(on-the-mains)，即負載由市電供電(這與實際情況相反)。為了防止含義的混淆，IEC62040-3明確提出，應防止使用在線UpS這一術語，而只使用雙變換UpS術語。

在線互動UpS(lineinteractiveUpS)的漢語名稱與英語名稱不符，因為line不是online，所以不是在線。實際上line是指市電(themains)。因此，lineinteractiveUpS應譯為與市電交互UpS，或與市電互動UpS。

此外，由于雙變換UpS(doubleconversionUpS)(即老名稱在線UpS)被公認為實際性能最好的UpS系統。在市場競爭中，出現了一些奇怪UpS的名稱，例如，準在線UpS(quasionlineups)、半在線UpS(semionlineups)、真在線UpS(trueonlineups)、在線均分技術(online-sharingtechnology)等等。相關UpS廠家提出這些UpS名稱的目的是試圖讓用戶相信其UpS產品是雙變換UpS。實際上，這些產品并不是雙變換UpS，不能供應用戶所希望的性能和可靠性。

針對這種情況，IEC62040-3除了廢除不科學、不適當的老的UpS名稱、規定了新的UpS名稱外，還提出了UpS按性能分類的方法。這個分類方法基于UpS輸出電壓和輸出頻率與UpS輸入電源的參數的關系，提出了UpS性能分類代碼。按性能分類的目的是供應一個共同的基礎，使用戶可以在相同條件下，對額定功率相近的不同廠家的UpS產品進行比較。

符合IEC62040-3國際標準的UpS將由廠家按規定進行性能分類代碼的標識。用戶一般應防止采用未標識性能分類代碼的UpS產品。

我國國標GB7260已等效采用IEC62040-3國際標準，今后國產UpS產品也應標識UpS性能分類代碼。在進行UpS選型時應注意選用已標識UpS性能分類代碼的UpS。

本文闡述IEC62040-3(和GB7260)規定的UpS的性能分類方法和標準化的UpS系統結構。并介紹高可用度的并聯冗余UpS和分布冗余UpS。

1UpS性能分類代碼

UpS性能分類代碼由三部分組成。(例如VFI-SS-123，這是分類代碼的一個例子)

最前面的三個字符規定在正常工作方式下的電源質量。表示UpS輸出電壓和頻率與交流輸入電源(市電)電壓和頻率的關系。

中間的兩個字符規定在正常工作方式(包括暫時的靜態旁路工作)和儲能方式下的輸出電壓波形。表示是正弦波或非正弦波。

最后三個字符規定在不同條件下UpS瞬態輸出電壓性能。表示是否符合標準規定的瞬態電壓性能。

1.1電源質量的分類選項(三個字符或兩個字符)

以下各選項均表示在正常工作方式下的電源質量?？梢詾閂FI，VFD，VI。

•VFI：表示這種UpS的輸出與市電電源的電壓和頻率無關。

•VFD：表示這種UpS的輸出取決于與市電電源的電壓和頻率變化。

•VI：表示這種UpS的輸出(頻率)取決于市電電源的頻率變化。輸出電壓與市電電壓無關

1.2輸出電壓波形的分類選項(兩個字符)

第一個字符表示在正常和旁路方式下的輸出電壓波形。可以為S，X，Y。

第二個字符表示在儲能方式下的輸出電壓波形?？梢詾镾，X，Y。

•S：表示在所有線性和基準非線性負載條件下，輸出波形均為正弦波，其總諧波失真因數D小于0.08。

•X：表示在線性負載條件下，輸出波形均為正弦波(與S相同)，在非線性負載條件下(假如超過規定的極限)，其總諧波失真因數D大于0.08。

•Y：輸出波形是非正弦波。

1.3瞬態電壓性能的分類選項(三個字符)

第一個字符表示改變工作方式時的輸出電壓瞬態性能?？梢詾?，2，3。

第二個字符表示在正常/儲能方式下，帶線性階躍負載時的輸出電壓瞬態性能(最不利的情況)。可以為1，2，3。

第三個字符表示正常/儲能方式下，帶基準非線性階躍負載時的輸出電壓瞬態性能(最不利的情況)?？梢詾?，2，3。

•1：表示瞬態電壓圖1的1類輸出動態性能數據(無中斷或無零電壓出現)。

•2：表示瞬態電壓圖2的2類輸出動態性能數據(輸出電壓為零持續1ms)。

•3：表示瞬態電壓圖3的3類輸出動態性能數據(輸出電壓為零持續10ms)。

圖11類輸出動態性能

圖22類輸出動態性能

圖33類輸出動態性能

1.4完整的UpS分類代碼

下面是典型的UpS完整的分類代碼：

電源質量輸出波形輸出動態性能

VFI—SS—111

VI—SX—222

VFD—SY—333

實際的UpS產品的性能分類代碼舉例：

powerware9370：VFI-SS-111

powerwarepB4000(BORRI4000)：VFI-SS-111

SocomecDELpHYSMp：VFI-SS-111

AEG/SAFTSVSpowerSystem：VFI-SS-111

2UpS系統結構

2.1UpS性能分類代碼與UpS內部結構

綜上所述，UpS按性能分類，可分為三類，用代碼表示為：

VFI(UpS的輸出與市電電源的電壓和頻率無關)

VFD(UpS的輸出電壓和頻率取決于與市電電源的電壓和頻率)。

VI(UpS的輸出(頻率)取決于市電電源的頻率變化。輸出電壓與市電電壓無關)

然而，實際上，UpS按性能分類的VFI、VI、VFD與按UpS內部電路結構分類的雙變換、市電交互、冷備用單機UpS系統是密切相關的。

UpS性能分類代碼表示的是UpS輸出電壓和頻率與市電電源的關系、輸出波形和動態性能，這些性能和功能指標都是與UpS單機系統結構有關的。

在前面給出的完整UpS性能分類代碼的例子中，VFI-SS-111，VI-SX-222，VFD-SY-333和單機UpS系統的對應關系如下：

2.1.1VFI-SS-111，雙變換UpS

性能分類代碼VFI-SS-111表示UpS輸出電壓和頻率與市電電壓、頻率無關。要達到這個要求，必須在正常方式下，通過直流中間環節再生一個交流電源。這種UpS技術就是雙變換UpS，它也能滿足對正弦波輸出波形和1類輸出動態性能(圖1)的要求。

2.1.2VI-SX-222，市電交互UpS

性能分類代碼VI-SX-122表示UpS輸出電壓與市電電源電壓無關，但輸出頻率與市電頻率有關。

這種UpS技術就是市電交互UpS。其輸出電壓可以調節到某個極限內，可以認為UpS輸出與市電電壓無關，但輸出頻率取決于市電頻率。這種UpS在正常方式下不要直流中間環節。這種UpS在工作方式轉換時不能滿足1類輸出動態性能的要求，只能滿足輸出2類動態性能(圖2)的要求。