解析UPS應(yīng)用誤區(qū)(圖)
2007/1/20 15:35:37 電源在線網(wǎng)
UPS的品牌種類繁多，在性能上各有千秋，這就給用戶提出了一個(gè)問題：什么樣的UPS最好？即什么樣的UPS在性價(jià)比上最優(yōu)秀呢？是否有一個(gè)客觀標(biāo)準(zhǔn)呢？當(dāng)然，客觀標(biāo)準(zhǔn)是有的，那就是UPS的性能指標(biāo)。但是，由于UPS是一個(gè)專業(yè)性極強(qiáng)的領(lǐng)域，不少用戶雖然使用UPS多年，對(duì)UPS的這些指標(biāo)還是不清楚。下面筆者結(jié)合用戶在使用中常見的問題，對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行分析，同時(shí)也對(duì)用戶在使用中存在的很多模糊認(rèn)識(shí)進(jìn)行澄清，以供讀者在選擇UPS產(chǎn)品時(shí)參考。
價(jià)格低并不意味性價(jià)比高。
價(jià)格與產(chǎn)品質(zhì)量
多年來用戶對(duì)UPS的價(jià)格一壓再壓，迫使UPS的價(jià)格一降再降，于是有些用戶形成了一種壓價(jià)的習(xí)慣：不論什么產(chǎn)品，不論在什么條件下，好像不壓價(jià)就會(huì)吃虧，而且還認(rèn)為既使將價(jià)格壓得再低，供應(yīng)商也照樣盈利。 這在小功率產(chǎn)品上顯得特別突出。而另一方面，UPS供應(yīng)商為了開辟市場(chǎng)，對(duì)用戶的壓價(jià)“政策”也習(xí)以為常，在不賠本的情況下也就步步退讓，這似乎是一種比較“融洽”的狀態(tài)。但價(jià)格總是有底線的，一旦產(chǎn)品的價(jià)格被壓到一定程度，在供應(yīng)商無法承受的情況下，局面就有了變化。
UPS供應(yīng)商為了中標(biāo)或進(jìn)入某一行業(yè)，雖然會(huì)接受較低的價(jià)格，但由于價(jià)格確實(shí)已壓到無法承受的程度，只好“另辟捷徑”，這就給用戶埋下了隱患。
廠商會(huì)有哪些應(yīng)對(duì)辦法呢？廠商最常見的手段是從UPS主機(jī)上打主意， 使原來的價(jià)格大幅度降價(jià)，但卻給用戶埋下了隱患。比如, 已往UPS的過載能力普遍為: 過載到 125%，可堅(jiān)持10分鐘,過載到150%，可堅(jiān)持30秒。但這些降價(jià)后的產(chǎn)品過載能力大大降低(參見下表)，由此可以看出機(jī)器降價(jià)的原因。機(jī)器價(jià)格下來了，事故隱患上去了。
選擇廉價(jià)的電池上以及降低服務(wù)質(zhì)量也是廠商常常采取的辦法。由于采用質(zhì)量差的電池，常有電池需要更換，這就牽涉到UPS停機(jī)問題，在那些UPS一天24小時(shí)連續(xù)服務(wù)的地方，就給用戶出了難題，停機(jī)會(huì)給用戶帶來損失。
因此，用戶對(duì)產(chǎn)品的過分壓價(jià)，一般不會(huì)帶來什么好的效果，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這種方法更要三思而后行。
由于電容的耐壓能力不足，實(shí)際使用時(shí)常常達(dá)不到標(biāo)稱的輸入電壓范圍。
UPS的輸入電壓與頻率
輸入電壓范圍一直是用戶很關(guān)心的事情，用戶總是希望UPS允許的輸入電壓范圍越大越好，這在小功率時(shí)已形成了習(xí)慣，尤其是后備式UPS。在小功率情況下實(shí)現(xiàn)較大范圍的輸入電壓通常是容易的， 因?yàn)楣β市【涂梢杂靡粋�(gè)多抽頭的變壓器通過繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，有不少后備式UPS可允許輸入電壓變化±30%，甚至更寬。 但這種用抽頭變壓器與繼電器調(diào)節(jié)輸入電壓的辦法只適合于很小的功率，最大也會(huì)不超5kVA的功率。否則，在大功率設(shè)備中就必須采用接觸器，再和大功率變壓器結(jié)合起來就會(huì)使UPS變得非常龐大，價(jià)格也會(huì)大幅度增加。因此，一般不會(huì)采用這種方案。
而在大功率UPS中，普遍采用的是380V三相三線制可控硅全橋整流器，利用相控的方法來穩(wěn)定市電的輸入電壓。那種聲稱可允許輸入電壓變化±30%或以上的產(chǎn)品，一般都是基于可控硅的相控原理而不考慮異常情況提出的，這雖然滿足了用戶的愿望，但卻埋下了隱患，導(dǎo)致電容爆炸的事件屢屢發(fā)生。鑒于此，追求輸入電壓范圍寬的用戶不可盲目聽信廠商宣傳，一定要弄清電容的耐壓情況，因?yàn)殡S著電容耐壓的提高也抬高了機(jī)器的造價(jià)。換言之，售價(jià)也相應(yīng)抬高了。
在輸出電壓頻率方面，正常工作情況下UPS的輸出電壓頻率總是跟蹤輸入的，因此輸入電壓頻率變化范圍太寬了對(duì)負(fù)載沒有好處，尤其是頻率下移的影響更大。比如有的UPS聲稱它的允許輸入頻率范圍是±10Hz，實(shí)際上這種提法的根據(jù)并不充分也無必要，其根本原因是：
1. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15545-1995“電力系統(tǒng)頻率允許偏差”規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行頻率允許偏差值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，其偏差可以放寬到±0.5Hz。實(shí)際上，我國(guó)一些大區(qū)系統(tǒng)已有能力保持正常頻率偏差值為±0.1Hz以內(nèi)。
2. 一般柴油發(fā)電機(jī)在頻率發(fā)生這樣大的變化時(shí)，其輸出電壓就已經(jīng)非常不正常了。
3. 輸入頻率范圍越寬，對(duì)輸出特性影響越大。因?yàn)楹芏嘭?fù)載是非線性的，不是感性就是容性。
過載能力是UPS的最關(guān)鍵指標(biāo)之一。
UPS的過載能力
過載能力是UPS的關(guān)鍵性能，因?yàn)樵谑须姾拓?fù)載正常時(shí)，UPS只是起穩(wěn)壓器和濾波器的作用，而這個(gè)功能用一臺(tái)廉價(jià)的交流穩(wěn)壓器就完全可以實(shí)現(xiàn)。因此，如果UPS只起這么一點(diǎn)點(diǎn)作用那就不值了。所以UPS要點(diǎn)就在: 市電異常時(shí)UPS要能不間斷地接續(xù)上去，負(fù)載異常時(shí)UPS要能酌情處理，即對(duì)于一般的過載要能經(jīng)受得住，不要一過載就輕易轉(zhuǎn)旁路，因?yàn)榕月穼儆趹?yīng)急供電方式，“應(yīng)急”含有“倉促應(yīng)付”的意思，既然“倉促應(yīng)付”，就是說質(zhì)量和可靠性是沒有保障的。因此，盡量減少切換到旁路供電的幾率是保證可靠供電的關(guān)鍵，其中過載能力就是一個(gè)重要指標(biāo)。
過載能力降低是如何造成的呢?主要是由于降低了價(jià)格昂貴的功率器件等級(jí)而造成。因?yàn)檫^載能力的大小直接受制于功率器件模塊的溫升，溫度太高是導(dǎo)致功率器件失效的主要原因。如圖6所示，功率器件模塊大，其熱容量就大，如果模塊（a）度達(dá)到150℃需10 分鐘，而功率模塊（b）由于器件功率等級(jí)低，熱容量小，在和（a）同等過載量的情況下，只要1分鐘就可使模塊溫度達(dá)到150℃，這時(shí)如不及時(shí)切換到旁路就有燒毀器件的危險(xiǎn)。如同樣是進(jìn)口名牌40kVA的UPS，有的采用了300A的IGBT模塊，也有的只采用了150A的IGBT模塊，在功率上就差了一倍！隨之造價(jià)也就降下來了。同樣的產(chǎn)品，用戶當(dāng)然不會(huì)要150A的這種，但又無法知道內(nèi)部功率器件的規(guī)格，尤其是機(jī)器未買之前，這時(shí)只有通過產(chǎn)品介紹中的過載能力來判斷內(nèi)部功率器件的規(guī)格，而且這種方法非常準(zhǔn)確。
這種利用降低功率器件規(guī)格來達(dá)到降價(jià)目的的做法，一來降低了機(jī)器的可靠性，二來也給用戶的工作埋下了隱患。
UPS的切換時(shí)間只對(duì)離線式有意義。
系統(tǒng)切換時(shí)間
UPS的轉(zhuǎn)換分幾種情況：市電異常時(shí)、負(fù)載異常時(shí)、電路異常時(shí)、負(fù)載異常和電路異常消除時(shí)。但不論在哪一種異常的情況下，都希望UPS不能間斷供電，下面就分別進(jìn)行討論。
市電異常時(shí) 不少用戶最關(guān)心的是市電異常時(shí)的切換時(shí)間要保證為零。對(duì)于在線式UPS來說，在市電異常時(shí)電路的相應(yīng)開關(guān)并未進(jìn)行任何切換動(dòng)作，所以也就不存在任何切換時(shí)間，那為什么有些用戶還非常擔(dān)心這個(gè)指標(biāo)呢？這不得不追溯到后備式UPS，在早期的PC機(jī)使用中，很少有需要大容量UPS的場(chǎng)合，而用得最多的幾乎都是小于1kVA的后備式UPS。在市電故障時(shí)，后備式UPS必須通過轉(zhuǎn)換開關(guān)由市電供電切換到逆變器供電，如圖2所示。而這個(gè)切換開關(guān)是用中間繼電器充當(dāng)，原來的產(chǎn)品都將這個(gè)切換時(shí)間限制在3ms以內(nèi)，但實(shí)際上在測(cè)試中的切換時(shí)間有的就達(dá)到了45ms之長(zhǎng)。一般也很少有小于10ms切換時(shí)間的產(chǎn)品。因此在這些用戶的意識(shí)中不管是在線式還是后備式，只要是UPS都是這樣的。由于沒分清在線式和后備式電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別，所以市電斷電時(shí)的切換時(shí)間也就成了一個(gè)雖然重點(diǎn)關(guān)注的問題。
負(fù)載異常時(shí) 當(dāng)負(fù)載過流或短路時(shí)，由于逆變器再也無法承擔(dān)這樣的重負(fù)就需要切換到旁路供電。由于過載有一個(gè)時(shí)間限制，在這個(gè)過載時(shí)限內(nèi)除了原來的頻率跟蹤鎖相外，電壓的幅度也開始跟蹤市電，目的是為了使同相切換時(shí)的電壓幅度盡可能地接近，電壓幅度越接近，切換越平滑。UPS過載的能力越強(qiáng)，就會(huì)使幅度跟蹤的時(shí)間越充裕，跟蹤的效果就越好，也就越能保證零切換。切換有兩種方式：一種是逆變器后面的靜態(tài)開關(guān)撤銷觸發(fā)信號(hào)的同時(shí)觸發(fā)旁路靜態(tài)開關(guān)，這種方式有時(shí)會(huì)出現(xiàn)環(huán)流；另一種是逆變器后面的靜態(tài)開關(guān)撤銷觸發(fā)信號(hào)后還要延遲一段時(shí)間，以保證該靜態(tài)開關(guān)完全截止后再去觸發(fā)旁路靜態(tài)開關(guān)，以避免環(huán)流的出現(xiàn)。但這個(gè)延時(shí)一定要恰當(dāng)，延時(shí)短了仍會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，延時(shí)長(zhǎng)了又會(huì)出現(xiàn)間斷現(xiàn)象。
電路異常時(shí) 包括電路元器件在內(nèi)的電路故障是一種比較嚴(yán)重的情況，尤其是導(dǎo)致逆變器突然停止工作的故障，使電壓幅度來不及跟蹤調(diào)整。如果再遇上市電電壓頻率的瞬變，破壞了頻率和電壓的跟蹤調(diào)整，使切換不能進(jìn)行，但為了供電的繼續(xù)，有的UPS有一個(gè)強(qiáng)迫切換環(huán)節(jié)，這時(shí)就會(huì)有一個(gè)間斷時(shí)間，一般將這個(gè)時(shí)間控制在5ms以內(nèi)。
負(fù)載異常和電路異常消除時(shí) 這是一個(gè)由市電向逆變器切換的過程。逆變器恢復(fù)正常后: 負(fù)載異常消除或電路故障排除后，逆變器重新啟動(dòng)（自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)），也存在兩電壓波形不同步而需跟蹤一段時(shí)間的問題。一般這個(gè)時(shí)間都比較富裕，容易實(shí)現(xiàn)零切換。
UPS的冗余并聯(lián)直接才能真正提高系統(tǒng)的可靠性與增容能力。
UPS的并聯(lián)能力
為了提高供電的可靠性，在冗余并聯(lián)技術(shù)問世前常采用熱備份串連連接的方式，這種方式的特點(diǎn)是應(yīng)用靈活，不外加設(shè)備，既使不同廠家、不同型號(hào)的UPS，只要有靜態(tài)旁路，而且容量一樣，就可以做這種連接，而且具有冗余的功能。不足之處是不能增容，一臺(tái)機(jī)器過載轉(zhuǎn)到另一臺(tái)時(shí)也同樣過載，利用這種方法很少有兩臺(tái)以上連接的例子。并聯(lián)冗余方案的推出，有效地解決了增容和冗余的問題，直到現(xiàn)在仍然是一種最佳方案。它不但可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)負(fù)載均分，而且還有著成倍的過載能力。但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，也表現(xiàn)出一些不足，比如在大容量的IDC機(jī)房中，有些場(chǎng)合的負(fù)載機(jī)柜呈長(zhǎng)排擺放，而且很長(zhǎng)。特別是有的UPS本身并聯(lián)性能不佳，冗余的功能只好用互為備份的切換方法來實(shí)現(xiàn)，這就是雙總線冗余結(jié)構(gòu)的思想。另一方面，由于UPS的并聯(lián)臺(tái)數(shù)有限，目前最多是9臺(tái)，在容量大且要求冗余量大的場(chǎng)合，也不得不采用此方案。還有一種場(chǎng)合就是，用戶要求可靠性很高的大容量供電系統(tǒng)，但需幾年的時(shí)間才可用滿容量，利用雙總線結(jié)構(gòu)也有其優(yōu)越性。
由上面可以看出，雙總線冗余方案是從串聯(lián)熱備份冗余連接發(fā)展而來的一種改良方案。圖3列出了三種冗余方案原理圖，由圖3中可以看出：
1. 串聯(lián)熱備份連接和雙總線冗余連接的中間都有一個(gè)同步切換開關(guān)，不同的是串聯(lián)熱備份連接的切換是單向的，即不能互為備份；而雙總線冗余連接的切換是雙向的，可以互為備份，這是它的發(fā)展。
2. 雙總線冗余連接并未跳出串聯(lián)熱備份的范疇，所以一個(gè)機(jī)器過載，既使切換過去也仍然過載，即機(jī)器雖然增加了幾倍，但過載能力并無絲毫的增加。
3. 由于二者的中間都有一個(gè)同步切換開關(guān)而形成“瓶頸”，所以系統(tǒng)可靠性并未增加多少，而且該同步切換開關(guān)的價(jià)格幾乎和一臺(tái)同容量的UPS相當(dāng)，甚至更貴一些，使用戶投資增加。
4. 雙總線冗余連接系統(tǒng)的增容必須是雙倍的，比如UPS1增加一臺(tái)20kVA的并聯(lián)單機(jī)，UPS2也必須增加一臺(tái)20kVA的并聯(lián)單機(jī)，使用戶的投資成倍增加，加重了用戶的負(fù)擔(dān)。
5. 很明顯，并聯(lián)冗余連接方案由于中間沒有形成“瓶頸”的切換開關(guān)，不論是從直觀上還是理論計(jì)算上都得出其可靠性比前二者高出一至幾倍的結(jié)論，過載能力也顯著增加，而且增容不必是雙倍的。
由上面的簡(jiǎn)單比較可以看出，雙總線冗余連接的性能確實(shí)比串聯(lián)熱備份連接好多了，但無論如何仍不能與并聯(lián)冗余比美，只是在某些場(chǎng)合下是不得已而為之，或者從其他角度上看這樣用更合適一些。就是說在一定的條件下采用這種方案不失為好的思想，若為了推銷這種方案而不選擇場(chǎng)合，就不一定能發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)，甚至起到相反的效果。
價(jià)格低并不意味性價(jià)比高。
價(jià)格與產(chǎn)品質(zhì)量
多年來用戶對(duì)UPS的價(jià)格一壓再壓，迫使UPS的價(jià)格一降再降，于是有些用戶形成了一種壓價(jià)的習(xí)慣：不論什么產(chǎn)品，不論在什么條件下，好像不壓價(jià)就會(huì)吃虧，而且還認(rèn)為既使將價(jià)格壓得再低，供應(yīng)商也照樣盈利。 這在小功率產(chǎn)品上顯得特別突出。而另一方面，UPS供應(yīng)商為了開辟市場(chǎng)，對(duì)用戶的壓價(jià)“政策”也習(xí)以為常，在不賠本的情況下也就步步退讓，這似乎是一種比較“融洽”的狀態(tài)。但價(jià)格總是有底線的，一旦產(chǎn)品的價(jià)格被壓到一定程度，在供應(yīng)商無法承受的情況下，局面就有了變化。
UPS供應(yīng)商為了中標(biāo)或進(jìn)入某一行業(yè)，雖然會(huì)接受較低的價(jià)格，但由于價(jià)格確實(shí)已壓到無法承受的程度，只好“另辟捷徑”，這就給用戶埋下了隱患。
廠商會(huì)有哪些應(yīng)對(duì)辦法呢？廠商最常見的手段是從UPS主機(jī)上打主意， 使原來的價(jià)格大幅度降價(jià)，但卻給用戶埋下了隱患。比如, 已往UPS的過載能力普遍為: 過載到 125%，可堅(jiān)持10分鐘,過載到150%，可堅(jiān)持30秒。但這些降價(jià)后的產(chǎn)品過載能力大大降低(參見下表)，由此可以看出機(jī)器降價(jià)的原因。機(jī)器價(jià)格下來了，事故隱患上去了。
選擇廉價(jià)的電池上以及降低服務(wù)質(zhì)量也是廠商常常采取的辦法。由于采用質(zhì)量差的電池，常有電池需要更換，這就牽涉到UPS停機(jī)問題，在那些UPS一天24小時(shí)連續(xù)服務(wù)的地方，就給用戶出了難題，停機(jī)會(huì)給用戶帶來損失。
因此，用戶對(duì)產(chǎn)品的過分壓價(jià)，一般不會(huì)帶來什么好的效果，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這種方法更要三思而后行。
由于電容的耐壓能力不足，實(shí)際使用時(shí)常常達(dá)不到標(biāo)稱的輸入電壓范圍。
UPS的輸入電壓與頻率
輸入電壓范圍一直是用戶很關(guān)心的事情，用戶總是希望UPS允許的輸入電壓范圍越大越好，這在小功率時(shí)已形成了習(xí)慣，尤其是后備式UPS。在小功率情況下實(shí)現(xiàn)較大范圍的輸入電壓通常是容易的， 因?yàn)楣β市【涂梢杂靡粋�(gè)多抽頭的變壓器通過繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，有不少后備式UPS可允許輸入電壓變化±30%，甚至更寬。 但這種用抽頭變壓器與繼電器調(diào)節(jié)輸入電壓的辦法只適合于很小的功率，最大也會(huì)不超5kVA的功率。否則，在大功率設(shè)備中就必須采用接觸器，再和大功率變壓器結(jié)合起來就會(huì)使UPS變得非常龐大，價(jià)格也會(huì)大幅度增加。因此，一般不會(huì)采用這種方案。
而在大功率UPS中，普遍采用的是380V三相三線制可控硅全橋整流器，利用相控的方法來穩(wěn)定市電的輸入電壓。那種聲稱可允許輸入電壓變化±30%或以上的產(chǎn)品，一般都是基于可控硅的相控原理而不考慮異常情況提出的，這雖然滿足了用戶的愿望，但卻埋下了隱患，導(dǎo)致電容爆炸的事件屢屢發(fā)生。鑒于此，追求輸入電壓范圍寬的用戶不可盲目聽信廠商宣傳，一定要弄清電容的耐壓情況，因?yàn)殡S著電容耐壓的提高也抬高了機(jī)器的造價(jià)。換言之，售價(jià)也相應(yīng)抬高了。
在輸出電壓頻率方面，正常工作情況下UPS的輸出電壓頻率總是跟蹤輸入的，因此輸入電壓頻率變化范圍太寬了對(duì)負(fù)載沒有好處，尤其是頻率下移的影響更大。比如有的UPS聲稱它的允許輸入頻率范圍是±10Hz，實(shí)際上這種提法的根據(jù)并不充分也無必要，其根本原因是：
1. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15545-1995“電力系統(tǒng)頻率允許偏差”規(guī)定：電力系統(tǒng)正常運(yùn)行頻率允許偏差值為±0.2Hz，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，其偏差可以放寬到±0.5Hz。實(shí)際上，我國(guó)一些大區(qū)系統(tǒng)已有能力保持正常頻率偏差值為±0.1Hz以內(nèi)。
2. 一般柴油發(fā)電機(jī)在頻率發(fā)生這樣大的變化時(shí)，其輸出電壓就已經(jīng)非常不正常了。
3. 輸入頻率范圍越寬，對(duì)輸出特性影響越大。因?yàn)楹芏嘭?fù)載是非線性的，不是感性就是容性。
過載能力是UPS的最關(guān)鍵指標(biāo)之一。
UPS的過載能力
過載能力是UPS的關(guān)鍵性能，因?yàn)樵谑须姾拓?fù)載正常時(shí)，UPS只是起穩(wěn)壓器和濾波器的作用，而這個(gè)功能用一臺(tái)廉價(jià)的交流穩(wěn)壓器就完全可以實(shí)現(xiàn)。因此，如果UPS只起這么一點(diǎn)點(diǎn)作用那就不值了。所以UPS要點(diǎn)就在: 市電異常時(shí)UPS要能不間斷地接續(xù)上去，負(fù)載異常時(shí)UPS要能酌情處理，即對(duì)于一般的過載要能經(jīng)受得住，不要一過載就輕易轉(zhuǎn)旁路，因?yàn)榕月穼儆趹?yīng)急供電方式，“應(yīng)急”含有“倉促應(yīng)付”的意思，既然“倉促應(yīng)付”，就是說質(zhì)量和可靠性是沒有保障的。因此，盡量減少切換到旁路供電的幾率是保證可靠供電的關(guān)鍵，其中過載能力就是一個(gè)重要指標(biāo)。
過載能力降低是如何造成的呢?主要是由于降低了價(jià)格昂貴的功率器件等級(jí)而造成。因?yàn)檫^載能力的大小直接受制于功率器件模塊的溫升，溫度太高是導(dǎo)致功率器件失效的主要原因。如圖6所示，功率器件模塊大，其熱容量就大，如果模塊（a）度達(dá)到150℃需10 分鐘，而功率模塊（b）由于器件功率等級(jí)低，熱容量小，在和（a）同等過載量的情況下，只要1分鐘就可使模塊溫度達(dá)到150℃，這時(shí)如不及時(shí)切換到旁路就有燒毀器件的危險(xiǎn)。如同樣是進(jìn)口名牌40kVA的UPS，有的采用了300A的IGBT模塊，也有的只采用了150A的IGBT模塊，在功率上就差了一倍！隨之造價(jià)也就降下來了。同樣的產(chǎn)品，用戶當(dāng)然不會(huì)要150A的這種，但又無法知道內(nèi)部功率器件的規(guī)格，尤其是機(jī)器未買之前，這時(shí)只有通過產(chǎn)品介紹中的過載能力來判斷內(nèi)部功率器件的規(guī)格，而且這種方法非常準(zhǔn)確。
這種利用降低功率器件規(guī)格來達(dá)到降價(jià)目的的做法，一來降低了機(jī)器的可靠性，二來也給用戶的工作埋下了隱患。
UPS的切換時(shí)間只對(duì)離線式有意義。
系統(tǒng)切換時(shí)間
UPS的轉(zhuǎn)換分幾種情況：市電異常時(shí)、負(fù)載異常時(shí)、電路異常時(shí)、負(fù)載異常和電路異常消除時(shí)。但不論在哪一種異常的情況下，都希望UPS不能間斷供電，下面就分別進(jìn)行討論。
市電異常時(shí) 不少用戶最關(guān)心的是市電異常時(shí)的切換時(shí)間要保證為零。對(duì)于在線式UPS來說，在市電異常時(shí)電路的相應(yīng)開關(guān)并未進(jìn)行任何切換動(dòng)作，所以也就不存在任何切換時(shí)間，那為什么有些用戶還非常擔(dān)心這個(gè)指標(biāo)呢？這不得不追溯到后備式UPS，在早期的PC機(jī)使用中，很少有需要大容量UPS的場(chǎng)合，而用得最多的幾乎都是小于1kVA的后備式UPS。在市電故障時(shí)，后備式UPS必須通過轉(zhuǎn)換開關(guān)由市電供電切換到逆變器供電，如圖2所示。而這個(gè)切換開關(guān)是用中間繼電器充當(dāng)，原來的產(chǎn)品都將這個(gè)切換時(shí)間限制在3ms以內(nèi)，但實(shí)際上在測(cè)試中的切換時(shí)間有的就達(dá)到了45ms之長(zhǎng)。一般也很少有小于10ms切換時(shí)間的產(chǎn)品。因此在這些用戶的意識(shí)中不管是在線式還是后備式，只要是UPS都是這樣的。由于沒分清在線式和后備式電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別，所以市電斷電時(shí)的切換時(shí)間也就成了一個(gè)雖然重點(diǎn)關(guān)注的問題。
負(fù)載異常時(shí) 當(dāng)負(fù)載過流或短路時(shí)，由于逆變器再也無法承擔(dān)這樣的重負(fù)就需要切換到旁路供電。由于過載有一個(gè)時(shí)間限制，在這個(gè)過載時(shí)限內(nèi)除了原來的頻率跟蹤鎖相外，電壓的幅度也開始跟蹤市電，目的是為了使同相切換時(shí)的電壓幅度盡可能地接近，電壓幅度越接近，切換越平滑。UPS過載的能力越強(qiáng)，就會(huì)使幅度跟蹤的時(shí)間越充裕，跟蹤的效果就越好，也就越能保證零切換。切換有兩種方式：一種是逆變器后面的靜態(tài)開關(guān)撤銷觸發(fā)信號(hào)的同時(shí)觸發(fā)旁路靜態(tài)開關(guān)，這種方式有時(shí)會(huì)出現(xiàn)環(huán)流；另一種是逆變器后面的靜態(tài)開關(guān)撤銷觸發(fā)信號(hào)后還要延遲一段時(shí)間，以保證該靜態(tài)開關(guān)完全截止后再去觸發(fā)旁路靜態(tài)開關(guān)，以避免環(huán)流的出現(xiàn)。但這個(gè)延時(shí)一定要恰當(dāng)，延時(shí)短了仍會(huì)出現(xiàn)環(huán)流，延時(shí)長(zhǎng)了又會(huì)出現(xiàn)間斷現(xiàn)象。
電路異常時(shí) 包括電路元器件在內(nèi)的電路故障是一種比較嚴(yán)重的情況，尤其是導(dǎo)致逆變器突然停止工作的故障，使電壓幅度來不及跟蹤調(diào)整。如果再遇上市電電壓頻率的瞬變，破壞了頻率和電壓的跟蹤調(diào)整，使切換不能進(jìn)行，但為了供電的繼續(xù)，有的UPS有一個(gè)強(qiáng)迫切換環(huán)節(jié)，這時(shí)就會(huì)有一個(gè)間斷時(shí)間，一般將這個(gè)時(shí)間控制在5ms以內(nèi)。
負(fù)載異常和電路異常消除時(shí) 這是一個(gè)由市電向逆變器切換的過程。逆變器恢復(fù)正常后: 負(fù)載異常消除或電路故障排除后，逆變器重新啟動(dòng)（自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)），也存在兩電壓波形不同步而需跟蹤一段時(shí)間的問題。一般這個(gè)時(shí)間都比較富裕，容易實(shí)現(xiàn)零切換。
UPS的冗余并聯(lián)直接才能真正提高系統(tǒng)的可靠性與增容能力。
UPS的并聯(lián)能力
為了提高供電的可靠性，在冗余并聯(lián)技術(shù)問世前常采用熱備份串連連接的方式，這種方式的特點(diǎn)是應(yīng)用靈活，不外加設(shè)備，既使不同廠家、不同型號(hào)的UPS，只要有靜態(tài)旁路，而且容量一樣，就可以做這種連接，而且具有冗余的功能。不足之處是不能增容，一臺(tái)機(jī)器過載轉(zhuǎn)到另一臺(tái)時(shí)也同樣過載，利用這種方法很少有兩臺(tái)以上連接的例子。并聯(lián)冗余方案的推出，有效地解決了增容和冗余的問題，直到現(xiàn)在仍然是一種最佳方案。它不但可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)負(fù)載均分，而且還有著成倍的過載能力。但隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，也表現(xiàn)出一些不足，比如在大容量的IDC機(jī)房中，有些場(chǎng)合的負(fù)載機(jī)柜呈長(zhǎng)排擺放，而且很長(zhǎng)。特別是有的UPS本身并聯(lián)性能不佳，冗余的功能只好用互為備份的切換方法來實(shí)現(xiàn)，這就是雙總線冗余結(jié)構(gòu)的思想。另一方面，由于UPS的并聯(lián)臺(tái)數(shù)有限，目前最多是9臺(tái)，在容量大且要求冗余量大的場(chǎng)合，也不得不采用此方案。還有一種場(chǎng)合就是，用戶要求可靠性很高的大容量供電系統(tǒng)，但需幾年的時(shí)間才可用滿容量，利用雙總線結(jié)構(gòu)也有其優(yōu)越性。
由上面可以看出，雙總線冗余方案是從串聯(lián)熱備份冗余連接發(fā)展而來的一種改良方案。圖3列出了三種冗余方案原理圖，由圖3中可以看出：
1. 串聯(lián)熱備份連接和雙總線冗余連接的中間都有一個(gè)同步切換開關(guān)，不同的是串聯(lián)熱備份連接的切換是單向的，即不能互為備份；而雙總線冗余連接的切換是雙向的，可以互為備份，這是它的發(fā)展。
2. 雙總線冗余連接并未跳出串聯(lián)熱備份的范疇，所以一個(gè)機(jī)器過載，既使切換過去也仍然過載，即機(jī)器雖然增加了幾倍，但過載能力并無絲毫的增加。
3. 由于二者的中間都有一個(gè)同步切換開關(guān)而形成“瓶頸”，所以系統(tǒng)可靠性并未增加多少，而且該同步切換開關(guān)的價(jià)格幾乎和一臺(tái)同容量的UPS相當(dāng)，甚至更貴一些，使用戶投資增加。
4. 雙總線冗余連接系統(tǒng)的增容必須是雙倍的，比如UPS1增加一臺(tái)20kVA的并聯(lián)單機(jī)，UPS2也必須增加一臺(tái)20kVA的并聯(lián)單機(jī)，使用戶的投資成倍增加，加重了用戶的負(fù)擔(dān)。
5. 很明顯，并聯(lián)冗余連接方案由于中間沒有形成“瓶頸”的切換開關(guān)，不論是從直觀上還是理論計(jì)算上都得出其可靠性比前二者高出一至幾倍的結(jié)論，過載能力也顯著增加，而且增容不必是雙倍的。
由上面的簡(jiǎn)單比較可以看出，雙總線冗余連接的性能確實(shí)比串聯(lián)熱備份連接好多了，但無論如何仍不能與并聯(lián)冗余比美，只是在某些場(chǎng)合下是不得已而為之，或者從其他角度上看這樣用更合適一些。就是說在一定的條件下采用這種方案不失為好的思想，若為了推銷這種方案而不選擇場(chǎng)合，就不一定能發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)，甚至起到相反的效果。
聲明：本信息內(nèi)容的真實(shí)性未經(jīng)電源在線網(wǎng)證實(shí)，僅供參考。
