电压下降，高压浪涌，电磁干扰，电力谐波干扰，电网掉电……尽管这些晦涩难懂的专业术语好象离我们很远，但在能源高度紧张的今天，其实我们每天都面临着这样的问题，尽管当代个人计算机的功能有了长足的进步，但一次瞬间的断电仍足以导致您的数据丢失，更危险的是丢失以前编写的文件，甚至整个硬盘，如果计算机正在保存文件时发生电源问题，就会出现这种情况，不间断写入磁盘的网络文件服务器尤其容易受影响。电子时代的来临为我们提供了高效的工作效率，但不幸的是我们在享受这种高效的同时不得不时刻面临这样的现实：市电无法提供敏感电子设备所需要的干净、稳定、不间断的电源。有关权威部门的一项调查显示，一台计算机每个月要经受 120 次以上的电源问题的冲击。电源问题的影响范围从微小的键盘锁定，硬件劣化，到戏剧性的全部数据丢失或者主板烧坏。不过好在有了不间断稳压电源UPS出现，可以为我们提供从个人电脑到数据中心的全方位电源保护解决方案，我们有希望能够把因为电源问题引发的损失降低到最低限度。 

UPS的作用

首先我们来看看什么是UPS。其实UPS是英文Uninterrupted Power System的缩写，翻译成中文也就是不间断电源系统。简单的说，UPS就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。当市电正常时，UPS将市电稳压或稳压、稳频后供负载使用，同时向机内电池充电；当市电中断时（或异常时），UPS立即在4---10毫秒内或“零”中断时间内将蓄电池作为电源通过逆变转换的方式向负载继续供应电力，使负载维持正常的工作，以便保存资料并保护负载的软硬件不受损坏。从这儿，我们也可以看出，UPS的作用主要有以下几个：
1、市电中断的情况下，能利用自身所带的蓄电池通过逆变电路将直流电转换为220V交流电给计算机及网络系统供电，保证计算机及网络系统能正常运转。
2、对市电有一定的稳压作用，能在电网电压波动时稳定电压，把负载的供电电压波动控制在允许范围之内。
3、能有效抑制电网的电力谐波干扰、电压瞬间跌落、高压浪涌、电压波形畸变、电磁干扰等电力污染，为计算机及其它设备提供电压稳定、波形纯正的电力供给，保证计算机及网络系统的正常工作和数据通讯不受干扰。
4、避免雷击，自动存盘。有些UPS主机集成了防浪涌保护接口，可以在一定程度上防止雷电所产生的浪涌电流对电子设备造成过度的冲击。另外通过和配套软件的协同工作，CPU控制的UPS还可以在其电池电量放空以前，让服务器自动顺序存盘关机，避免了意外宕机事件的发生。
当然，作为一种电源保障系统，对UPS在可靠性和抗干扰能力方面的要求是非常高的。首先UPS系统应具有能提供365×24连续提供高质量电源的供电能力。这就意味着，在UPS供电系统的运行中，既不允许出现任何瞬间供电中断/停电事故，也不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向用户负载供电的情况（系统故障不停电检修时除外）。一般而言，UPS单机的故障率极低，目前UPS产品的平均无故障工作时间(MTBF)大多为20万～40万小时，采用具有高度容错功能的“N+1”型冗余并机UPS系统的可靠性更高(如“1+l”型冗余并机系统的典型MTBF值可达140万～200万小时)。在另一方面，UPS还必须具备高抗干扰能力。大量的运行实践表明：电源干扰问题是造成电子设备的“可利用率”下降的重要原因之一。在此需要说明的是：电源干扰不仅来自于普通的市电电网，它还来自于设计不完善的UPS本身及用户的设备本身。这是因为配置在机房内的服务器、磁盘阵列机和交换机等设备均内置有开关电源，这种整流滤波型非线性负载会向UPS供电系统反射3～23次低次谐波干扰，由此可能会带来降低网络质量的恶果。实践证明，过大和过多地出现电源干扰，轻者会导致的传输速率下降，网络服务器的数据丢包率增大等隐性故障，从而导致设备被迫进入“降额使用”状态，严重时会导致网络瘫痪。

UPS的分类

随着UPS的发展，UPS已经细化为很多门类，我们可以按照不同的标准来对他们进行分类。按照输出功率（容量）S的大小来分，我们可以把UPS分为四种类型：微型，S<1kVA；小型，1kVA≤S<5kVA；中型，5kVA≤S<30kVA；大型，S≥30kVA。按照输入输出方式来分，有单相输入单相输出；两相输入两相输出；三相输入三相输出（包括三相三线制与三相四线制两种）；三相输入单相输出，微型和小型UPS大都采用单相输入/单相输出方式，而中、大功率的UPS多采用三相输入/单相输出和三相输入/三相输出。按照输出电压波形来分，有方波，阶梯波与正弦波三种。按照延时时间t的长短来分，有短延时供电（t≤30min）和长延时供电（0.5h<t<10h）两种。短时供电中，一般的UPS标准后备时间有10min与30min两种，长延时机型的供电时间我们可以根据实际的需要来进行选配。当然，更多的情况下，我们是按照其工作原理对UPS进行分类：
1、后备式
它是最早出现的静态式UPS，由蓄电池、充电器、逆变器、自动稳压电路与转换开关组成。早期的后备式UPS在市电供电正常时，市电直接通过交流旁路和转换开关供电于负载，交流旁路相当于一条导线，逆变器不工作，此时供电效率高但质量差。在近年的后备式UPS中往往在交流旁路上配置了交流稳压电路和滤波电路加以改善。当市电异常（市电电压、频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断）时，后备式UPS通过转换开关切换到电池供电，逆变器进入工作状态，此时输出波形为交流正弦波或方波。后备式UPS存在切换时间，一般为4毫秒～10毫秒，但对一般的计算机设备的工作不会造成影响。由于后备式UPS工作时输出波形大都为方波，输出电压的稳定度与精度都比较差，并且功率一般都较小，多在2000瓦以下，最大不超过3kVA。但后备式UPS产品有着价格优势，比较便宜，适合于小型办公企业和家庭用户等要求不高的场合使用。
2、在线互动式
这种UPS由蓄电池、双向逆变器（或称整流/逆变器）、自动稳压器与转换开关组成。在线互动式UPS是界于后备式和在线式工作方式之间的UPS设备，它集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。在线互动式UPS的逆变器一直处于工作状态，具有双向功能，即在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作状态给电池组充电，起充电器的作用；在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组的直流电压转换为交流正弦波输出。在线互动式UPS也有转换时间，但比后备式UPS短，保护功能较强。线互动式UPS采用了铁磁谐波变压器，在市电供电时具有较好的稳压功能，但由于充电逆变器共用一个模块，在给电池充电时，由逆变器产生的高频成份很难滤掉，充电效果不是非常令人满意，故不适合作长延时的UPS。在线互动式UPS价格远远低于在线式UPS，只比后备式UPS价格稍高，因此也是一种适合小型办公场所或家庭使用的UPS。
3、在线式
在线式UPS电源由蓄电池、整流器、两个逆变器与静态开关组成。属于串联功率传输方式，输出功率大，目前大功率的UPS多属于这种形式。当市电正常时，在线式UPS输入交流电压，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后通过脉冲宽度调制技术（PWM）由逆变器再将直流电压逆变成交流正弦波电压供给负载，起到无级稳压的作用；而当市电中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流正弦波或方波供给负载，因此无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。在线式UPS的这种特点，使它比较适合于用外加电池或加装优质发电机的方法改装成长延时不间断供电系统。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳定，所以它多被用在供电质量要求很高的场所，比如我们的中心机房或数据中心等。
4、双逆变电压补偿在线式
这种UPS由蓄电池、AC/DC/AC逆变器与DC/AC逆变器组成，它在主电路中采用了交流稳压技术中的电压补偿原理（Delte变换），属于串并联功率传输方式，输出功率大，同时可以克服双变换在线式UPS的不足。双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，是目前国际上最领先的技术。它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中，当市电正常时，两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的最大功率仅为输出功率的20%，所以功率强度很小，功率余量大，这就增强了UPS的输出能力和过载能力，不需要再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地对付冲击性负载，也不需要对负载功率因数再进行限制，输出有功功率可以等于标定的KVA值，这种UPS用于要求很高的不同功率（主要是大功率）的负载设备上。总而言之，Delta技术的运用，不仅弥补了原来在线式的不足，还使得许多主要指标有了新的突破。
 
UPS与发电机的匹配

    在大功率的UPS系统中，如果客户需要较长后备时间，往往需要配置大量的后备电池组，但这种配置方案有一定的局限性，因为大量的后备电池组需要较大的存储空间，同时还要考虑楼板的承重问题，而且后备电池组存在一定的更换周期，也需要较大的后期资金投入。为解决这些问题，对于较长延时的UPS供电，经常考虑发电机与UPS匹配使用的配置方案，将发电机作为最终的后备手段。
　　当UPS与发电机匹配使用时，只需为UPS配置少量后备电池以备切换时使用。发电机与市电转换即可以手动，也可以设置自动切换设备（ATS）。当市电出现故障，自动切换设备（ATS）将自动切换到发电机端，发电机经过一定的时间延迟（可根据客户需要设定时间）自动启动，提供电力保障。
　　在实际应用中，针对不同客户对供电系统的可靠性要求不同，UPS与发电机的配置方式也不尽相同，总的说来，常见的分为单机方式、并机方式等，单机方式性价比高，虽然供电系统的可靠性一般，但是系统架构简单、经济，不足之处是系统存在单点故障隐患。并机方式采用两台或两台以上UPS冗余备份，可以有效的提高并联系统的可靠性，当然设备的工程造价也会相应的提高。
如果需要在UPS供电系统中增加发电机作为后备电源的话，发电机的选型就显得尤为重要。因为该系统不但要求发电机组自动化程度高，还要求发电机必须适应UPS这一非线性负载的特性，当柴油发电机组与UPS选型不合理时，常发生发电机组输出电压振荡、电流振荡的现象，更严重的是还有可能发生发电机频率(转速)振荡，这时候由于负载有规律的忽大忽小，造成发电机工作也忽强忽弱，发电机组振动加剧，加速机械磨损，甚至机件严重损坏。频率振荡最明显特征之一，即发电机工作噪声有规律的忽大忽小，因此必须引起高度重视。当然由于这时发电机的频率、电压振荡变化已经超出UPS输入工作范围时，UPS也会频繁切换，对负载造成一定影响。一般而言，在发电机与UPS配置的容量配比关系上，由于UPS的谐波反馈、负载电流突变等干扰，需要发电机的容量为UPS最大负载量的2~2.5倍，同时还应考虑发电机所带的其他负载的因素，根据具体情况来决定其容量。当然，在发电机组的选型问题上，不但要考虑到功率配套适宜，还应当了解发电机的励磁型式，以便能更好适应UPS(非线性负载)的需要。

UPS的日常维护

随着电脑的日益普及，电脑的保护神UPS也得到了广泛的应用，特别是对于大型数据中心而言，作为电源保障的UPS系统是不允许出现任何故障的，科学的使用和维护将会延长UPS的寿命并确保你的UPS随时处于可用状态！下面是我的一些经验，供你参考。
1、由于UPS平时开关机的情况比较少，好多人都忽略了它的正确开关机顺序，其实在厂家的使用说明书中都详细列出了相应的操作步骤。一般而言我们应遵循以下原则，为了避免负载在启动瞬间产生的冲击电流对UPS造成损坏，在使用时应首先给UPS供电，使其处于正常工作状态，然后再逐个打开负载，这样就避免了负载电流对UPS的冲击，使UPS的使用寿命得以延长。关机顺序可以看做是开机顺序的逆过程，首先逐个关闭负载，再将UPS关闭。另外还需注意，UPS正常使用时应工作在逆变保护状态，不使用时可以使其在旁路运行或关机。
　　2、尽量不接电感性负载。因为电感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3～4倍，这样就会引起UPS的瞬时超载，影响UPS的寿命。电感性负载包括机房空调、夏天常用的电风扇、冰箱、电动机、激光打印机等，如果必须使用，可适当增大UPS容量。
　　3、不宜满载或过度轻载。尽量不要按照UPS的额定功率去使用它，不要认为空着的接口不应该闲着而连接其他电器，长期满载状态会造成UPS逆变器及整流滤波器的过热，将直接影响UPS寿命。一般情况下，在线式UPS的负载量应该控制在70％～80％，而后备式的UPS的负载量应该控制在60％～70％。同样，UPS在过度轻载状态下运行也是不可取的。因为UPS负载过轻有可能造成停电时电池的深度放电，会明显降低电池的使用寿命，反而造成UPS电池的提前损坏。
　　4、蓄电池的维护。UPS的一个非常重要的组成部分就是蓄电池组。目前，多数UPS采用的都是阀控式免维护铅酸蓄电池无需维护的蓄电池，虽然表面上它不需要维护，但照顾不周同样会出毛病，何况这种电池还价格不菲。来自UPS维修部门的数据表明：约30％的UPS损坏实际上只是电池坏了，所以，维护UPS的关键是维护蓄电池。相比较而言，蓄电池是比较娇贵的，要求在0～30℃环境中工作，25℃时效率最高，温度每高10℃电池寿命就降低一半，因此，在冬、夏季一定要特别注意UPS的工作环境。温度高了会缩短电池寿命，温度低了，将达不到标称的延时。当电池组中发现电压反极、压降大、压差大或者酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起使用，否则可能会对整组电池带来不利影响，对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。
5、定期维护。UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很小，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰尘较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积，当遇空气潮湿时会引起主机控制系统紊乱造成主机工作失常，并诱发错误报警，大量灰尘还会造成器件散热不好，影响设备的使用寿命。一般情况下每季度对UPS系统应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，还应检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。另外，建议每半年应该测量一下电池的端电压，发现问题及时处理。对于不经常停电的地区，建议用户每间隔3个月左右关闭市电，让UPS电池对负载放电一次，以保证电池的活性。电池如果长期没有放电，不仅会因硫化而降低容量，还会造成UPS电池瞬间不能输出足够大的电流使负载掉电，一般人为放电只需放出电池组额定容量的30﹪～50﹪即可。在放电过程中应尽量避免过大或极小电流放电，放电电压不得低于蓄电池的终止电压，避免电池深度放电，以实际负载计算则人为放电时间应控制为（30﹪～50﹪）×电池组额定容量÷实际负载量。定期维护还有一个重要的任务，就是做好检查记录，大量的用户户运行实践表明，如果用户能执行有序的维护操作和执行及时的UPS运行记录检查，则可确保UPS时刻运行在最佳状态，定期及时完整的观察运行维护记录，也可帮助我们及早的发现可能导致出现严重事故的隐患或苗头。
6、注意防雷击。雷击是所有电器的天敌，一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。另外，还应把UPS放在通风散热良好的地方。
7、UPS一般应1~2年保养一次。长效机每年应放电到自动关机一次，以便更好了解电池状态。
8、大型UPS一般应同服务提供商签订保修合同，可以有效节省维护保养开支，提高电源安全性。UPS故障时要详细纪录故障现象和大致部位，这对迅速恢复供电和维修很有帮助。

常见UPS故障处理

作为一种技术相对成熟和可靠的供电系统，UPS在我们的日常工作中出现问题的几率比较小，但有时候一些不可预知的情况还是可能会引发UPS的故障，这时我们需要做的就是综合各方面的信息，尽快的恢复UPS的正常运行，力求把损失降低到最低限度。一般情况下，我们大致可以按照下面的步骤来进行处理：
    1、首先分析故障现象。根据蜂鸣器发声、工作状态指示灯明暗闪烁、电源有无输出以及用户使用和维护情况等信息，参照厂家提供的维护手册进行故障分析，判断是逆变器部分故障还是市电供电部分故障，同时我们还需要依照故障UPS电源的特点和电路原理进行分析，快速实现故障定位。
    2、拆机进行直观检查。如果有必要的话，我们可以对UPS进行拆机检查（拆机检查时请通知厂家服务人员到场），查看电缆连接插头是否松动，各种元器件表面是否有异常情况，如有无特殊气味，保险丝是否熔断，以及有无断线、开焊或接触不良等现象。
    3、若是市电供电电路故障，可以从输入级向后逐级检查，也可从后向前检查。检查路线按输入交流市电电压→自动稳压控制电路→抗干扰控制电路→继电器开关矩阵→转换控制电路→输出电路的顺序进行。
4、若是逆变供电电路故障，检查路线按蓄电池端电压→末级推挽驱动晶体管→蓄电池组保险丝及自动保护电路→脉宽调制组件→继电器开关矩阵→输出电路的顺序进行。根据日常维护的经验，以蓄电池端电压过低导致故障的机率比较高，出现这种情况，我们可以优先考虑测量下电池端电压以进行确认。
按照上述故障排查顺序有时能帮助我们更快发现故障点，一般来说，UPS的故障大致可以分为以下几种情况：
1、UPS电源切换启动频繁
    其主要原因如下：
    (1)交流220V市电电网干扰过强或者电压波动范围过大；
(2)自动稳压控制和市电供电与逆变器供电的转换工作点调整不当；
(3)如果是和发电机配合使用，也有可能是由于发电机输出电压参数不合格所致。
2、UPS电源只能工作在逆变器供电状态，不能转换到市电供电状态
    由于UPS可以工作在逆变器供电状态，说明逆变器有关工作电路正常，故障出在与市电供电有关的控制线路，其主要原因如下：
    (1)交流市电220V输入保险丝熔断，这可能是输出回路短路或过载；市电输入端火线与零线接线错误；交流市电出现过大的浪涌电流等原因造成；
    (2)控制供电转换电压工作点微调电位器调整不当，导致转换电压偏高；
    (3)主变压器次级反馈绕组开路，造成无交流反馈电压信号输入；
    (4)交流稳压控制线路出现故障，造成在特定电压范围内UPS无输出。
3、UPS电源只能工作在市电供电状态下，不能转换到逆变器供电状态
    市电供电工作正常，说明市电输压和抗干扰控制线路正常，故障出在与逆变器供电有关的线路，其原因有以下几种：
    (1)若逆变器工作指示灯停止闪烁，处于长亮状态，并且UPS电源没有输出，则可能是每节12V蓄电池端电压低于终了电压10.5V，从而引起自动保护。此外，还有可能是逆变器末级推挽驱动晶体管损坏或是脉宽调制组件无脉冲输出。
    (2)若逆变器工作指示灯熄灭，电源没有输出，可能是蓄电池组保险丝熔断，或是逆变器末级推挽驱动晶体管被烧毁而导致蓄电池组短路，此时，一般蓄电池电压都很低，有时甚至为零。具体原因是：内部辅助电源回路故障；推挽式末级驱动电路中两臂输出出现严重不平衡；过流保护线路失效；脉宽调制组件损坏；末级驱动晶体管基级线路中的保护二极管被损坏等五种情况造成。
4、逆变器工作指示灯正常，电源没有输出
    可能原因是脉宽调制器件工作点失调或损坏；主电源变压器短路或层间击穿(可能性极小)；末级推挽驱动晶体管电路两臂严重不平衡；转换控制电路损坏等。
5、UPS处于逆变器供电时，后备工作时间达不到额定满负荷供电时间
    其原因有以下几种：
    (1)蓄电池过度放电，使端电压接近于规定的终了电压。一般情况下，每节12V蓄电池端电压低于10.5V时，就有可能造成启动失败；
    (2)蓄电池在放电以后，没有足够时间充电或者市电电网电压长期在低压状态下运行，致使充电回路未能及时对蓄电池组进行有效充电，严重时根本充不上电；
    (3)蓄电池长期处于“浮充状态”，导致蓄电池内阻增大，从而造成蓄电池实际可供使用的容量远远低于蓄电池组的额定容量；
    (4)蓄电池充电回路损坏或者充电电压调整不当。在正常市电供电状态下，电源内部能够自动利用充电回路对蓄电池“浮充充电”，恢复蓄电池组的原有性能。若蓄电池组端电压过低，一般均需将蓄电池脱机进行均衡充电，才有可能重新恢复蓄电池组的性能。
6、“逆变器工作指示灯”停止闪烁，蜂鸣器长鸣
    其主要原因有以下几种：
    (1)频繁开关UPS不间断电源，造成启动失败。即UPS不工作在市电供电状态，也不工作在逆变器供电状态。一般要求在关断UPS电源开关后，至少要等5～6s以后，才允许重新启动；
    (2)UPS电源由于负载过重或者蓄电池端电压过低引起自动保护线路动作；
    (3)在有些UPS中，可能是控制工作状态指示灯和蜂鸣器的定时器组件损坏；
    (4)在UPS电源负载回路中或在市电供电网络中有大负载或电感性负载接入。
7、变压器有异常声响
    其故障主要原因有以下几种：
    (1)整流回路和稳压电路故障，整流桥或集成稳压块烧毁；
    (2)主变压器初级或次级绕组打火；
    (3)脉宽调制线路和末级推挽驱动晶体管之间的连接线缆断裂或插头座接触不良；
    (4)末级推挽驱动晶体管电路两臂输出严重失调不匹配。
8、UPS不间断电源每次开机工作一段时间后，蜂鸣器长鸣，无输出
    UPS能够工作一段时间，说明其基本回路正常，可能是某种保护起了作用。其主要原因有以下两种：
    (1)市电／逆变器供电转换控制电路故障，导致电压比较放大器工作不稳定；
(2)过电流保护电路工作点漂移，造成误动作。

两个容易混淆的概念

在谈到电源系统时，我们还经常提到另外一个名词：EPS，他和我们说的UPS之间到底有什么区别呢？其实EPS是英文Emergency Power Supply的缩写，可译为应急电源，是现代建筑安全保障设施的重要组成部分。由于EPS和UPS在应用方面有一定的相同点，因此会对此产生一些混淆，这里简单的介绍一下EPS与UPS的主要区别：首先两者的使用范围不同，EPS的发展是起源于电网突发故障时，为确保电力保障和消防联动的需要，它能即时提供逃生照明和消防应急，保护用户生命或身体免受伤害，其产品技术要求受公安部消防认证监督，并接受安装现场消防验收。而UPS只是用来保护用户设备或业务免受经济损失，其产品技术要求受信息产业部认证，两者适用的安全规范明显不同。其次，UPS供电对象是计算机及网络设备，负载性质（输入功率因数）差别不大，所以国标规定UPS输出功因为0.8。而EPS供电对象则是电力保障及消防安全，负载性质为感性、容性及整流式非线性负载兼而有之，其输出功率因数就不能设定为0.8，而且负载是市电停电后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的冲击电流，EPS需要输出动态特性要好，抗过载能力更强， EPS与UPS各组成部分的技术设计指标分配是不同的。总之，我们可以简单理解为，EPS的负载是在市电停电后才投运的，它对供电的质量要求不是太高，主要是提供应急用电；UPS在市电正常和异常时均发挥相应的作用，其供电质量明显高于EPS，可以为精密的电子设备提供干净、安全、可靠的电源供给。

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