艾默生不间断电源UHA1R-0050 5K电源参数
EMERSON/艾默生UPS电源 UHA1R-0060L 6KVA长机192外配蓄电池
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在通讯及PC应用无处不在的今天，UPS电源也得到了大量的应用。所谓UPS(UninterrupTIble Power System)，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。主要用于给计算机、计算机网络系统或精密仪器提供不间断且高质量的电力供应。
目前市场上流行的UPS主要有3类：后备式、在线式和线上交错式。
图1：后备式UPS运作框图
后备式又称为非在线式不间断电源(Off-Line UPS)，它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal Mode)，一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery Mode)，直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。
图2：在线式UPS运作框图
在线式UPS(On-Line UPS)的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备;市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。
图3：在线互动式UPS运作框图
在线互动式(Line-InteracTIve UPS)，基本运作方式和离线 式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命。
如上所述，无论是哪一类UPS，都会有逆变的环节，而逆变可分为：推挽式、半桥式、全桥式。下面以全桥式逆变来说明。
近几年，国外主要电源供应商逐渐看好中国电力电子电源市场，纷纷把重点转向中国内地。在UPS产品方面有山特、APC、爱克赛、梅兰日兰、三菱等;在通信开关电源方面有爱立信、西门子、美国的Vicor、腾讯科技、朗讯、日本的新电元等。中国台湾地区的电源生产厂商也在内地设厂生产，如台达公司在东莞、上海、天津都设立了工厂。
目前，跨国公司在国内电源市场占有主导地位，如：艾默生(Emerson)、APC、伊顿，新近进入国内市场的有：荷兰海泰克、ActivePower公司、施恩禧电气(S&C)。现在中国本土也已形成一批超亿元的电源企业，如：中兴通讯、厦门科华、武汉洲际、烟台东方电子信息集团等，他们有较强的技术力量和开发能力。UPS电源技术也向着多功能、大功率、集成化的方向发展，其中UPS电源行业中的厦门科华、冠军、科士达、易事特、捷益达、中稳等一批民营企业领跑国内UPS市场。
电力电子电源按产品名称分类主要有，第1类：开关电源，包含AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、充电器等。第2类：不间断电源(UPS)，包含ACUPS和DCUPS等。第3类：逆变器，包含普通逆变器、LCD背光逆变器、太阳能逆变器等。第4类：变频器，包含普通变频器、高压变频器等。第5类：其它如交流稳压电源、中频感应加热电源、高压电源、电力机车电源等。
科技部近期设立了2亿元的电力电子项目专项资金，国家发改委专门在近期发文启动专项课题，用于推进电力电子技术和产业的发展，包括应用装置的产业化，重点围绕节能、交通、电力、冶金等领域需求，支持应用具有自主知识产权芯片和技术的电力电子装置，节能型不间断电源和新型的电力优化装置显然就是典型的支持对象。所有能源的应用70%以上需要经过电力电子变换装置，然后再给负载。电力电子电源是节能减排的有力手段，同时也是保证信息安全、工业自动化的基石，例如，变频器的应用将使得电机性负载大幅度节能，不间断电源UPS的应用将有效保证信息设备的可靠运行、工业化制造水平的提升，开关整流器是所有网络、通信系统能源心脏。信息和工业自动化水平的发展，与电力电子电源技术的发展紧密相关。
UPS供电系统及产品分类
UPS供电系统设备技术是指依托先进功率转换技术、数字控制技术、高频开关变换技术、脉宽调制技术、电磁兼容技术、冗余并机技术、智能充放电技术、网络技术、驱动技术和新工艺技术等的一门综合技术。
UPS已从上世纪60年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路，并且还在继续发展。目前，UPS电源一般均指静止式UPS电源，按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类，按照UPS电源功率的大小和应用领域有以下的分类方式：1.按照UPS功率大小分类，UPS电源系统按其应用的功率可分为：大、中、小三个分区类别。小功率UPS电源系统定义为：功率小于3kVA的UPS电源产品;中等功率UPS电源系统定义为：大于等于3kVA同时小于10kVA的UPS电源产品;大功率UPS电源系统定义为：大于或等于10kVA的UPS电源产品。2.按照UPS应用领域分类：信息设备用UPS电源系统设备。近几年来UPS电源系统在IT行业发挥着越来越重要的作用，被人们誉为计算机信息的保护神。在世界迈进信息时代之后，信息的安全问题已经被人们广泛关注，因此，在这种时代背景中，UPS的发展趋势引起业界的高度重视是顺理成章的。信息化通信UPS电源系统主要应用于：信息产业、IT行业、交通、金融行业、航空航天工业等计算机信息系统、通信系统、数据网络中心等的安全保护问题。UPS电源作为计算机信息系统、通信系统、数据网络中心等的重要外设，在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定、改进电网质量、防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等方面是非常重要的。
工业动力用UPS电源系统设备。工业动力UPS电源系统设备主要应用于：工业动力设备行业电力、钢铁、有色金属、煤炭、石油化工、建筑、医药、汽车、食品、军事等领域，作为所有电力自动化工业系统设备、远方执行系统设备、高压断路器的分合闸、继电保护、自动装置、信号装置等的交、直流不间断电源设备，保证工业自动化动力供给的可靠性。工业动力用不间断电源是不间断电源产品中的高端产品，涉及大功率(可能达到兆瓦级)能量变换的电力电子技术、数字化控制技术、交流电源并联冗余技术、有源谐波抑制技术、大功率产品制造技术等。显然，一般的电源企业无法进入该领域，只有已经拥有大功率电力电子技术和系列产品开发、生产、服务能力，并积累相应工业应用经验的企业，才能做好工业动力不间断电源系统的设计、生产、市场服务。传统UPS厂家在这些地方采用的UPS电源往往是具备适应工业自然环境的UPS电源产品，而不是适应工业电气环境、感性动力负载特性的真正工业动力设备用不间断电源。
我国UPS电源市场需求综述
国外在不间断电源上起步于上世纪70年代，国内起步于80年代后期，起步差距十几年。国内UPS行业经过20年的发展，虽然在中国市场上的市场份额被国外知名品牌占据大部分，但是，少数国内较大规模的厂家在市场份额、高端技术等方面已经十分接近国际知名品牌。1.UPS电源企业总体规模与销售额分布：UPS电源企业规模较大的销售额超过2亿元的企业有5家，1亿～2亿元的企业有5家，5000万～8000万元企业有15～20家，2500万～5000万元企业约有274家，500万～2500万元企业有1380余家，其他有300多家。2.国内UPS电源市场总容量：根据相关统计，2006年国内信息设备用UPS电源市场总销售额达26.1亿元人民币，2007年总销售额达到27.4亿元人民币。工业动力UPS电源系统设备中大功率UPS年市场需求也达近30亿元人民币。我国UPS电源年市场需求总容量应该在50亿～60亿元人民币，市场需求巨大。3.国内中大功率UPS电源市场容量：中大功率UPS是不间断电源行业中的高端产品，据统计,2006年中国中大功率UPS电源市场销售额为22.1亿元人民币,同比增长7.3%。专家认为，如果加上工业动力设备用的大功率UPS电源需求，市场销售额应有相当比例的上升。
工业动力设备用不间断电源市场需求
在电信、金融等行业的采购规模与以前相比出现了稳步增长期间，有专业机构作出的调查表明，由于这两个行业的硬件投资比重会逐渐减少，加上这两个行业的UPS电源保有率较高，因此其UPS电源需求不太可能出现大的增长，预计未来的市场份额将逐渐下降。相反，一些以往占市场比重不大的行业如制造业、交通业、能源业等对UPS电源的需求呈现出快速增长的势头，特别是制造业中，中小企业的大规模崛起，更成为带动UPS电源市场增长的新动力源泉。
工业动力UPS电源系统设备市场销售额随着工业自动化成套设备和设备更新改造的飞速发展，工业动力大功率UPS电源系统设备市场在2000年后开始发展，2003年出现加速，平均增长率达到16%，2006年1至9月更是达到18%。随着重工业化时期的来临，中国工业化、城市化进程加快，全球产业链加速向中国转移。依据相关统计数据，分析其数据特征，我们预测工业动力UPS电源系统设备市场未来五年的销售额平均增长率将达到17.5%，潜力巨大。
对本土UPS行业发展的建议
1.企业加大研发和技术投入，争取达到国际先进水平。不间断电源是网络、信息建设可靠运行的电源保障，是信息化和国防安全的一个重要设备，因此，本土品牌的不间断电源厂家必须加大技术和研发投入，提升综合实力，制造高质量的不间断电源产品，保障我国经济建设的顺利进行。并且在有条件的情况下，争取出口，获得国际市场份额。
2.国家对电力电子、不间断电源产业重点支持。2006年中国科技研发投入达到历史最高的2943亿元，占国内生产总值的1.41%。尽管这一数字显示出中国政府和企业在推动自主创新方面的努力，但迅速攀升的投入难以掩盖中国科技自主创新能力仍然不足的现实。基于不间断电源高技术的特性以及对国家工业自动化建设和国防安全的重要性，国家应该加大对电力电子行业、不间断电源等行业的支持力度，促进我国电力电子行业的稳步发展
在使用不间断电源系统的过程中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示，因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率，有着越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外，应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池：
一、保持适宜的环境温度。
影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20-25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。
二、定期充电放电。
UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60%。在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。
UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔2-3个月应完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后，按规定再充电8小时以上。
三、利用通讯功能。
目前，绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件，通过串/并口连接UPS，运行该程序，就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息；通过参数设置，可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作，大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。
四、及时更换废/坏电池。
目前大中型UPS电源配备的蓄电池数量，从3只到80只不等，甚至更多。这些单个的电池通过电路连接构成电池组，以满足UPS直流供电的需要。在UPS连续不断的运行使用中，因性能和质量上的差别，个别电池性能下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某个/些电池出现损坏时，维护人员应当对每只电池进行检查测试，排除损坏的电池。更换新的电池时，应该力求购买同厂家同型号的电池，禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用。
五、总结
本文通过对UPS电源过程中如何正确的使用和维护蓄电池的讨论，推出了四种解决方法，包括为：保持适宜的环境温度、定期充电放电、利用通讯功能和及时更换废/坏电池
从本文的分析过程，你可以体会到生活中的点点滴滴都是有学问的，只有你细心发现各种元器件的特点，从中你会学到的更多。
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