不間斷電源UPS伴隨計(jì)算機(jī)誕生以來發(fā)展迅速。而逆變技術(shù)自出現(xiàn)之日起,便一直是UPS技術(shù)進(jìn)步的主要部分,其核心部件——功率器件的發(fā)展由原先的可控硅、晶體管到MOS管、絕緣門限晶體管(IGBT),今天IGBT已成為眾多UPS制造商爭(zhēng)先采用的逆變器件。同時(shí),UPS的控制電路的發(fā)展也很快,由起初的分立元件的簡(jiǎn)單控制發(fā)展到今天的微處理機(jī)控制,由硬件控制又發(fā)展到軟件控制繼而到聯(lián)網(wǎng)功能,這方面的技術(shù)發(fā)展已越來越顯示出智能化和多功能化的趨勢(shì)。以美國的APC公司為例,其生產(chǎn)的UPS甚至在每個(gè)電池箱中都安裝了微處理機(jī)以監(jiān)視這些電池的狀態(tài),并可使計(jì)算機(jī)按照事先設(shè)定的順序自動(dòng)開、關(guān)機(jī),甚至能夠?qū)Νh(huán)境溫度、濕度和煙霧進(jìn)行監(jiān)視、通過聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控等。從UPS的工作方式和結(jié)構(gòu)來看,一般分為后備式(OFFLINE)和在線式(ONLINE),其主體結(jié)構(gòu)大致相同,主要包括:整流(充電)器、蓄電池、逆變器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等四個(gè)部分。二者的區(qū)別主要是工作方式:后備式UPS只有在市電異常時(shí)才啟動(dòng)逆變器,而在線式UPS的逆變器則自始至終都在工作。后備式UPS有著效率高、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn),但供電質(zhì)量差一些,而在線式UPS雖然供
電質(zhì)量高,但價(jià)格比后備式貴得多。這幾年UPS市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的技術(shù),即以美國APC公司為代表的在線互動(dòng)式,這是一種兼顧了后備式和在線式兩種UPS優(yōu)點(diǎn)的第三代UPS產(chǎn)品,并且很快得到了用戶的認(rèn)可。它的出現(xiàn)無疑對(duì)原來的UPS市場(chǎng)和固有的技術(shù)觀念是一個(gè)沖擊,因而有一些似是而非的概念使一些用戶在心理上產(chǎn)生了一些疑惑,這里我們就在線互動(dòng)式和傳統(tǒng)在線式UPS的幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行一些比較。
切換時(shí)間
首先,UPS工作時(shí)存在著兩種切換:即市電異常時(shí)的切換和逆變器過載或故障時(shí)的切換,在線互動(dòng)式小功率UPS在任何情況下的切換時(shí)間都是一樣的,即2ms,筆者曾對(duì)APC Smart 900型的UPS作過測(cè)試,和其說明書上完全相符。而傳統(tǒng)在線式UPS的兩種切換是不一樣的。事實(shí)上,在市電異常時(shí),此種UPS不存在切換,只是在整流電壓低于電池電壓時(shí),電池由原來的充電狀態(tài)轉(zhuǎn)為放電狀態(tài)而已,其實(shí)無所謂"切換時(shí)間"。但若逆變器過載或故障時(shí),則必須將負(fù)載切換到旁路上去,這個(gè)切換過程不可能為零;而當(dāng)逆變器恢復(fù)正常后,負(fù)載又必須由旁路切換回逆變器上,仍然有切換時(shí)間,尤其是許多小功率UPS的切換要靠繼電器實(shí)現(xiàn),其切換時(shí)間就更長了(除非另加儲(chǔ)能環(huán)節(jié))。以往的小功率在線式UPS說明書上大都標(biāo)明切換時(shí)間為"0",實(shí)際上是不確切的。然而更為重要的是,幾毫秒的切換時(shí)間對(duì)電腦是否有影響?回答是否定的——?jiǎng)e說幾毫秒,甚至幾十毫秒的斷電對(duì)電腦都是影響不大的,這要從以下兩個(gè)方面來討論:其一,我們只要分析一下電腦電源原理和波形圖就可以知道,在市電(或UPS)正弦波一個(gè)周期(20毫秒)中,電腦和UPS的斷開時(shí)間約15毫秒,遠(yuǎn)大于一般規(guī)定的5毫秒以下的切換時(shí)間。從這個(gè)觀點(diǎn)上說,UPS的幾毫秒的切換時(shí)間根本不影響電腦的正常工作。其二,實(shí)驗(yàn)證明,計(jì)算機(jī)電路本身具有的儲(chǔ)能裝置——電容就能在斷電狀態(tài)中維持計(jì)算機(jī)滿負(fù)荷工作50～60毫秒的時(shí)間。由以上分析可以說明,幾毫秒的切換時(shí)間對(duì)電腦而言可以不計(jì)。筆者曾測(cè)出某UPS 500的切換時(shí)間為45毫秒,而這種UPS的銷量還相當(dāng)大。
UPS輸出電壓的穩(wěn)定度
2KVA以下的在線互動(dòng)式UPS,其輸出電壓有一個(gè)較寬的變化范圍,有的超過了±10%,而在線式UPS則為±2%,這就造成了一些用戶對(duì)前者的憂慮,認(rèn)為前者輸出電壓不穩(wěn)定,電腦無法使用。難道在線互動(dòng)式UPS不能作成穩(wěn)壓的嗎?不是——并非無此技術(shù),而是沒有必要。大家知道,小容量的UPS負(fù)載絕大多數(shù)是電腦,而電腦對(duì)交流輸入電壓的變化范圍要求不高。事實(shí)上,在計(jì)算機(jī)電源電路內(nèi)存在著自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓不變的能力,輸入交流電壓變動(dòng)±20V甚至±30V都在電腦正常工作范圍之內(nèi),為了保險(xiǎn)起見,一般限制在±20V以下也就足夠了,不必強(qiáng)求±2%的穩(wěn)定度。
因此,在線互動(dòng)式小功率UPS省去了過細(xì)的穩(wěn)壓環(huán)節(jié),提高了可靠性。不過,APC對(duì)3KVA以上的在線互動(dòng)式UPS都增加了穩(wěn)壓環(huán)節(jié),將輸出電壓穩(wěn)定在±5%以內(nèi),這是因?yàn)榭紤]到容量較大的UPS負(fù)載不僅僅有電腦和服務(wù)器,而且還有其它設(shè)備之故。在線互動(dòng)式和傳統(tǒng)在線式UPS的頻率穩(wěn)定度由于在線互動(dòng)式UPS當(dāng)市電正常時(shí)不啟動(dòng)逆變器,而是經(jīng)過加工的輸入市電負(fù)載供電,乍看起來,這種UPS的輸出頻率隨市電頻率而變,即負(fù)載接受的就是市電頻率,這就產(chǎn)生出在線互動(dòng)式UPS不穩(wěn)頻的感覺,實(shí)際上也有一定道理。而傳統(tǒng)在線式UPS的說明書則表明輸出電壓頻率穩(wěn)定度為±1%甚至0.5%以下,實(shí)際情況是否如此呢?不論是在線互動(dòng)式還是傳統(tǒng)在線式UPS,一般對(duì)輸入電壓頻率穩(wěn)定的要求大都是50Hz±5。如果市頻率變化超過這個(gè)值,此兩種UPS都改變電池供電狀態(tài),這時(shí)輸出電壓的頻率穩(wěn)定度都很高,這一點(diǎn)是不容辯駁的。當(dāng)然,在線互動(dòng)式UPS輸出電壓頻率在50Hz±5%內(nèi)變化,而傳統(tǒng)在線式UPS的輸出電壓頻率同樣在50Hz±5%范圍內(nèi)隨市電變化。因?yàn)橐话銈鹘y(tǒng)在線式UPS都有鎖相環(huán)節(jié),在市電頻率50Hz±5%范圍中,UPS輸出電壓的頻率不但與市電同頻率而且相同位。換言之,傳統(tǒng)在式UPS的輸出頻率在市電正常時(shí)也是隨市電而變的。而在其說明書中所標(biāo)明的比如±1%或±0.5%等那是在電池供電時(shí)的情況,這一點(diǎn)和在線互動(dòng)式也是等同的。
因此,由以上的幾點(diǎn)討論可以看出,在供電質(zhì)量上在線互動(dòng)式和傳統(tǒng)在線式兩種UPS有著同等的供電效果。當(dāng)然在某些具有特殊要求的負(fù)載情況下也應(yīng)作不同的選擇。不過由于在線互動(dòng)式UPS效率很高,故可將工作溫度擴(kuò)展為0～45℃,而傳統(tǒng)在線式UPS的工作溫度一般都在0～40℃。
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