WDS蓄电池（中国）运营销售有限公司


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UPS的分类与特点


　　UPS电源按其工作方式可分为后备式和在线式两大类，按其输出波形又可分为方波输出和正弦波输出两种。后备式UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源，机内的逆变器处于停止工作状态。这种UPS电源在实质上相当于一台稳压性能极差的市电稳压器。它除了对市电电压的幅度波动有所改善外，对市电电压的频率不稳、波形畸变以及从电网串入的干扰等不良影响基本上没有任何改善。只有当市电供电中断或低于170V时，蓄电池才对UPS的逆变器供电，并向负载提供稳压、稳频的交流电源。后备式UPS电源的优点是运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大、对供电质量要求不高的场合。


　　在线式UPS电源在市电正常供电时，首先将市电交流电源变成直流电源，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电源重新变成交流电源，即它平时是由交流电经整流后又以逆变器方式向负载提供交流电源。一旦市电中断，立即改由蓄电池以逆变器方式对负载提供交流电源。因此，对在线式UPS电源而言，在正常情况下，无论有无市电，它总是由UPS电源的逆变器对负载供电，这样就避免了所有由市电电网电压波动及干扰带来的影响。显而易见，在线式UPS电源的供电质量明显优于后备式UPS电源，因为它可以实现对负载的稳频、稳压供电，且在由市电供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。方波输出的UPS电源带负载能力差(负载量仅为额定负载的40-60%)，不能带电感性负载。如所带的负载过大，方波输出电压中包含的三次谐波成份将使流人负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。正弦波输出的UPS电源的输出电压波形畸变度与负载量之间的关系没有方波输出UPS电源那样明显，负载能力相对较强，并能带微电感性负载。不管那种类型的UPS电源，当它们处于逆变器供电状态时，除非迫不得已，一般不要满载或超载运行，否则会使UPS电源的故障率明显增多。　　UPS与负载的匹配


　　有的UPS用瓦(W)或者千瓦(kw)来表示其输出功率，如500W、1kw等;有的UPS用伏安(VA)或者千伏安(kVA)来表示其输出功率大小，如3000VA、5kVA等。VA与W的一般换算关系为：瓦是伏安的0.8倍，如3kVA=2.4kw。UPS是线负载供电用的，每一种UPS都有特定的输出功率能力。如3kVA的UPS，其输出功率是3kVA或者2.4kw，此时就要求接到这台UPS上的设备的耗电功率总和不能超过2.4千瓦。通常设备都标明了耗电功率(或者额定功率)，此时就应当使所有接到UPS上的设备的额定功率加起来不超过UPS的输出功率，这种方法通常就叫做UPS输出功率与负载耗电功率的匹配。但有些设备的启动功率是额定功率的3-5倍(例如打印机的额定功率为200W，则在计算负载匹配时要按5×200W=1000W进行折算)。除了打印机以外的其他计算机外部设备，通常启动功率略大于额定功率，故考虑匹配时按UPS输出功率的80%进行负载匹配。


　　标准的UPS未加外接电池前，在它的输出功率与负载耗电功率完全匹配(即全负载)的情况下，一般从市电中断时算起可供电约6-10分钟(具体数值每个型号的UPS说明书上都有记载)。如果以负载耗电功率只有UPS输出功率的一半计算(习惯叫半负载或者50%负载率，如1000W的UPS接入500W的负载)，则可供电12-25分钟，不同负载量时的UPS供电时间大约可参照负载减半时间加倍的方式计算。使用注意事项正确使用UPS电源，不但可以减少UPS发生故障的机会，而且能够有效地延长其使用寿命。


　　平常应当注意以下几点：


　　(1)使用UPS电源时，应严格遵守厂家的产品说明书的有关规定，保证UPS所接市电的火线、零线顺序符合要求。


　　(2)配备UPS的主要目的是防止由于突然停电而导致计算机丢失信息和破坏硬盘，但有些设备工作时是并不害怕突然停电的(如打印机等)。为了节省UPS的能源，打印机可以考虑不必经过UPS而直接接入市电。如果是网络系统，可考虑UPS只供电给主机(或者服务器)及其有关部分。这样可保证UPS既能够用到重要的设备上，又能节省投资。


　　(3)不要超负载使用UPS。UPS电源的负载量应该是其标称负载量的80%(如1000w的UPS，按80%负载率即800W去匹配负载：1000VA的UPS按80%换算成800W之后再按80%负载率即640W去匹配负载)。如果超载使用，在逆变状态下，常造成逆变三极管的击穿。此外，在使用UPS时，严禁接诸如日光灯之类的感性负载，而只能接纯电用或较小的电容性负载。


　　(4)开关机时应当注意开关机的顺序：开机时先开UPS，稍后(是滞后1-2分钟，让UPS充分进入工作状态)再开通负载的电源开关，而且负载的电源开关要一个一个地去开通：关机时顺序正好相反，先一个一个地关掉负载的电源开关，再关掉UPS。UPS要长期处于开机状态，而计算机等负载则每次要用才开机，用完后只要关掉计算机等负载的电源开关即可。


　　(5)不要频繁关闭和开启UPS电源。


　　一般要求在关闭UPS电源后，至少要等待6秒钟后才能再开启UPS电源，否则，UPS电源可能处于“启动失败”的状态，即UPS电源处于既无市电输出又无逆变器输出的不正常状态。


　　(6)UPS内电池内的电能有可能因某种原因而耗尽或者接近耗尽。为了补偿电池能量和提高电池寿命，UPS要进行及时的、较长时间的连续充电(通常不少于48小时，可以带或者不带负载)，以避免由于电池衰竭而引起故障。新购置或存放很久的UPS，在使用前，应先充电12小时。长期存放不用的UPS，每隔3个月，充电12小时，若处于高温地区，每隔2个月充电。UPS不充电就使用，会损坏蓄电池。




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一、稳态测试


所谓稳态测试是指设备进入“系统正常”状态时的测试，一般可测波形、频率和电压。




　　1.波形

　

一般是在空载和满载状态时，观测波形是否正常，用失真度测量仪，测量输出电压波形的失真度。在正常工作条件下，接电阻性负载，用失真度测量仪测量输出电压波形总谐波相对含量，应符合产品规定的要求，一般小于5％。

　 


; 2.频率

　 

一般可用示波器观测输出电压的频率和用“电源扰动分析仪”进行测量。目前UPS的输出电压频 率一般都能满足要求。但当UPS的频率电路，本机振荡器不够时，也有可能在市电频率不稳定时，UPS输出电压的频率也跟着变化。UPS输出频率的一般在与市电同步时，能达到±0．2％。

　 

3.输出电压

　 

UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试判断：

　

(1)当输入电压为额定电压的90％，而输出负载为100％或输入电压为额定电压的110％，输出负载为0时，其输出电压应保持在额定值±3％的范围内。




　　(2)当输入电压为额定电压的90％或110％时，输出电压一相为空载，另外两相为100％额定负载或者两相为空载，另一相为100％负载时，其输出电压应保持在额定值±3％的范围内，其相位差应保持在4°范围内。

　 

要在不平衡负载情况下，使负载电压的幅值和相位，保持在允许范围内，逆变器的设计就必须做到每相都能单独调整。在对每一相电压的幅值和相位分别控制的情况下，可以做到三相负载电压始终是对称的。有的UPS不是每相都能单独调整，所以，当接单相负载时，输出电压就会出现明显的不平衡。对于这类UPS，就不能进行此种测试，使用时，也必须使三相负载尽量平衡。




　　另外，上述的不平衡负载一相为空载，另外两相为额定负载或者两相为空载，另一相为额定负载的条件较为严酷，有的机器是在不平衡负载为两相为额定负载，另一相为70%的额定负载或者一相为额定负载，另两相为70％的额定负载条件下来测试输出电压（各相电压，线电压）的稳压和三相输出不平衡度。

　

(3)当UPS逆变器的输入直流电压变化土15％，输出负载为0％—100％变化时，其输出电压值应保 持在额定电压值±3％范围内。这一指标表面上与前面所述指标重复，但实际上它比前面的指标要求更高。这是因为控制系统的输人信号在大范围内变化时，表现出明显的非线性特性，要使输出电压不超出允许范围，对电路要求就更高了。




　　4.效率

　

UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。UPS的效率主要决定于逆变器的设计。大多数UPS只有在50％—100％负载时才有比较高的效率，当低于50％负载时，其效率就急剧下降。厂家提供的效率指标也多是在额定直流电压，额定负载(cosφ=0.8)条件下的效率。用户选型时选取效率与输出功率的关系曲线和直流电压变化±15％时的效率。

　 

效率等于输出有功功率比输入有功功率再乘以100％，输入功率不包含蓄电池的充电功率。测试是在正常条件下，负载为100％或50％的阻性负载情况下测量。从经济角度讲，机器的效率高，可以节省电费，选用容量时，其裕量系数也可以减小些。


二、动态测试

　

1.突加或突减负载测试












　　先用“电源扰动分析仪”测量空载、稳态时的相电压与频率，然后突加负载由0％至100％或突减负载由100％至0％，若UPS输出瞬变电压在—8％—+10％之间(可依具体机型的该项指标而定)，且在20ms内恢复到稳态，则此UPS该项指标合格；若UPS输出瞬变电压超出此范围时，就会产生较大的浪涌电流，无论对负载还是对UPS本身都是极为不利的，则该种UPS就不宜选用。

　

2.转换特性测试




此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性。测试时需有存储示波器和能模拟市电变化的调压器。

　

转换试验要在100％负载下进行，特别是由市电转换到UPS上时，相当于UPS的逆变器突然加载，输出波形可能在1～2周期内有±10%的变化。切换时间就是


负载的断电时间。此项测试是检测转换时供电有无断点，如有断点，且断点超过20ms就会造成信号丢失。在线式UPS一般不会有断点，但其波形幅值会有瞬时变化，要求在半周期内消失。另外，因为UPS在市电正常时，逆变器工作频率是跟踪市电频率的，一旦市电中断，逆变器频率完全由控制电路的本机振荡器来控制，这一突然变化是随机性的，它与市电中断前的瞬间状态和本机振荡器的状态有关，这种频率控制的瞬态变化，可能造成输出频率变化达30％，很多负载无法适应这一变化。




三、其他常规测试

　 

1.过载测试

　 

过载特性是用户极为关心，也是衡量UPS电源的一项重要指标。过载测试主要是检验UPS整机的过载能力，保证即使运行中出现过负荷现象时，UPS也能维持一定时间而不损坏设备。过载试验必须按设备指标测试，并且要在25~(2以内的室温下进行。

　

2.输入电压过压、欠压保护测试

　 

按设备指标输入电压允许变化范围进行测试，一般UPS允许输入电压变化±10％，当输入电压超过此范围时应报警，并转换到蓄电池供电，整流器自动关闭，当输入电压恢复到额定允许范围内时，设备应自动恢复运行，即蓄电池自动解除，转为由市电运行。在蓄电池自动投入和解除的过程中，UPS输出电源波形应无变化。

　 

注意，此项测试一定要保证接线正确，特别是相序必须接对。另外，有的UPS在市电超出+10％范围时，只有报警，而无蓄电池自动投入的性能，只有当市电低于—10％范围时，才有蓄电池自动投入的功能。而有的UPS则是在市电超出±10％范围时，都有蓄电池自动投入的功能，测试时请注意这一点。

　 

3.放电测试




放电测试主要是检验蓄电池的性能。放电试验时，一是要记录放电时间；二是要观测放电时的输出电压波形及放电保护值；三是要检查是否有“落后”电池。




放电试验前必须对蓄电池作连续24h的不间断充电。




四、特殊测试

　 

对于一台UPS来说，进行上述三项内容的测试就可以了，但真正的验机及大批生产或订货是远远不够的，还必须进行专项测试。专项测试可用抽样的方式进行，其内容有：


1.在额定负载为超前及滞后两种情况下，观测UPS输出的稳压效果；

　 

2.小负载条件下的效率测试。在25％-35％的额定负载(滞后)条件下，质量好的UPS，效率可超过80％；


3.频繁操作试验。此项试验包括频繁起动与频繁转换。

　

(1)频繁起动的目的在于检验逆变器、锁相环、静态开关和滤波电容的动态稳定和热稳定。其方法是起动UPS，当逆变器起动成功，有输出电压和电流，达到技术要求后，带负载运行。然后减去负载，停机，再起动UPS，这样连续多次。

　 

(2)频繁切换试验，主要是检测转换时供电有无断点，在线式UPS是不应该出现断点的。