3.3.1 產(chǎn)品概述
靜態(tài)交流不停電電源裝置是一種用于連續(xù)供電的、主要以電力變流器構(gòu)成的靜止型電源設(shè)備。它由可控磚整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關(guān)和蓄電池等組成。所謂不停電電源裝置(Uninterruptible PowerSupply，簡稱UPS)，是指當(dāng)城市電網(wǎng)突然停電時，仍能保證交流電源不間斷地供電。
主要用途：UPS正常運行時，由城市電網(wǎng)交流電源經(jīng)整流器變?yōu)橹绷?，并通過充電器對蓄電池組進行浮充，同時經(jīng)逆變器輸出優(yōu)質(zhì)的交流電源對重要用電設(shè)備供電。當(dāng)城市電網(wǎng)突然停電時，裝置自動轉(zhuǎn)換到蓄電池組，利用蓄電池組儲能環(huán)節(jié)放電，經(jīng)逆變器對重要用電設(shè)備供電。由于靜態(tài)交流不停電電源裝置與城市電網(wǎng)經(jīng)過直流儲能環(huán)節(jié)隔離，排除了市電瞬變干擾，并連續(xù)不間斷地供給重要負荷用電，因而保證了重要設(shè)備安全可靠地、連續(xù)穩(wěn)定地正常運行。
UPS采用絕緣柵雙極晶體管技術(shù)(IGBT)；脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PWM)或矢量空間調(diào)制技術(shù)(SVM)；數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)以及控制電子電路板采用表面貼裝技術(shù)(SMD)。使UPS整機增強了抗干擾能力，電路的集成度高，提高了可靠性；整機性能得到改善，效率很高。
3.3.2 產(chǎn)品分類與基本特點、功能
1 不停電電源裝置按容量大小可分為：
小型不停電電源：1000VA及以下；中型不停電電源：2～15kVA；大型不停電電源：20kVA及以上。
小型不停電電源輸入電壓為交流單相220V，可用于微型計算機(一般單機功率為200～300W)和精密電子儀器配套使用的備用電源。
中型不停電電源，輸入電壓一般為交流單相220V，也有一些廠商生產(chǎn)的10～15kVA的不停電電源輸入電壓為三相380V，該系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于計算機系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、精密儀器、科研、醫(yī)院、銀行、保險等系統(tǒng)中。
大型不停電電源輸入電壓為三相220／380V，該系列產(chǎn)品為計算機系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、網(wǎng)管控制系統(tǒng)、精密儀器儀表、高靈敏用電設(shè)備提供連續(xù)、穩(wěn)定、可靠、干凈的交流電源。
2 不停電電源按其工作方式可分為后備式、在線式和在線互動式
  1)后備式不停電電源是指在電網(wǎng)正常供電時，由電網(wǎng)直接向負荷供電，當(dāng)電網(wǎng)供電中斷時，蓄電池才對不停電電源的逆變器供電，并由不停電電源的逆變器向負荷提供交流電源，即不停電電源的逆變器總是處于對負荷提供后備供電狀態(tài)。其特點：成本低、效率高，但輸出電壓和頻率不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換中斷。不適合高速通信及計算機應(yīng)用。
  2)在線式不停電電源平時是由電網(wǎng)通過不停電電源的整流電路向逆變電路提供直流電源，并由逆變電路向負荷提供交流電源。一旦電網(wǎng)供，乜中斷時，改由蓄電池經(jīng)逆變電路向負荷提供交流電源。其優(yōu)點：高質(zhì)量電源輸出；頻率、電壓穩(wěn)定；零中斷轉(zhuǎn)換。缺點：成本高，效率相對降低。適用頻率和電壓不穩(wěn)定的環(huán)境和高速通信及計算機應(yīng)有。
  3)在線互動式不停電電源是指在電網(wǎng)正常供電，而且其電壓和頻率偏差在允許范圍內(nèi)，通過自動旁路開關(guān)由電網(wǎng)直接向負荷供電，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率不穩(wěn)定，超過允許范圍內(nèi)時，則市電通過整流器逆變器向負荷供電。當(dāng)電網(wǎng)電壓、頻率穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)，UPS又經(jīng)自動旁路開關(guān)由電網(wǎng)直接向負荷供電，當(dāng)電壓、頻率超過允許范圍，則市電又轉(zhuǎn)回到通過整流器逆變器向負荷供電。
互動式UPS的優(yōu)點：成本低，正常情況下效率高，輸出電壓穩(wěn)定。
缺點：輸出頻率不穩(wěn)定；存在轉(zhuǎn)換時間(4ms)。
不適用場合：不適合發(fā)電機組供電和市電不穩(wěn)定環(huán)境；不適合高速通信及計算機應(yīng)用。
3 不停電電源按有無旁路，又可分為有旁路和無旁路兩種型式。無旁路的方案實際上很少采用。
有旁路的有手動旁路和自動旁路之分。手動旁路開關(guān)在維修和測試UPS整流逆變主機時，連續(xù)以市電向用電設(shè)備供電之用。而自動旁路開關(guān)是互動式UPS的組成部分。
4 不停電電源按電池接線方式不同，又可分為蓄電池浮充式和開關(guān)切換式(也稱分離式)。浮充式適用于小容量裝置，開關(guān)切換適用于大容量裝置。
5 不停電電源主接線方案根據(jù)供電的可靠性、連續(xù)性、穩(wěn)定性和電源容量及其他參數(shù)質(zhì)量要求，不停電電源系統(tǒng)可分為：單一式不停電電源系統(tǒng)；并聯(lián)式不停電電源系統(tǒng)；冗余式不停電電源系統(tǒng)。
6 UPS主接線系統(tǒng)
不停電電源的主接線系統(tǒng)方案如下。

  1)單一式UPS系統(tǒng)
單一式UPS系統(tǒng)系指只有一臺UPS的不停電電源系統(tǒng)。這種系統(tǒng)由整流器、逆變器、蓄電池和旁路開關(guān)等組成。設(shè)有交流靜態(tài)開關(guān)切換旁路方式的單臺UPS供電系統(tǒng)，一般適用于中小容量不停電電源系統(tǒng)。
  2)并聯(lián)式UPS系統(tǒng)
該系統(tǒng)系指具有一臺或多臺逆變器的UPS和其他UPS工作單元的并聯(lián)運行。要求兩臺或多臺逆變器與市電旁路電源保持同步運行。正常運行時，兩臺逆變器同時向負荷供電，各供一半負荷。當(dāng)一臺逆變器故障時，經(jīng)交流靜態(tài)開關(guān)自動切除故障逆變器而不影響系統(tǒng)供電。此時另一臺逆變器承擔(dān)全部供電負荷。在需要時用電負荷也可經(jīng)交流靜態(tài)開關(guān)自動切換到市電旁路電源供電，但此時，供電主要技術(shù)指標將取決于市電、供電質(zhì)量將有所下降。并聯(lián)UPS系統(tǒng)的輸出功率是一臺逆變器的額定功率。
  3)冗余式UPS系統(tǒng)
冗余式UPS系統(tǒng)可分為備用冗余式UPS系統(tǒng)和并聯(lián)冗余UPS系統(tǒng)。冗余式UPS系統(tǒng)配置UPS臺數(shù)一般推薦選用2～6臺為宜。
    ①備用冗余式UPS當(dāng)運行中的UPS單元發(fā)生故障時，則立即經(jīng)交流靜態(tài)開關(guān)切換到備用UPS單元向負荷供電。同時切除發(fā)生故障的UPS單元。
    ②并聯(lián)冗余式UPS系統(tǒng)：這種系統(tǒng)由若于個分擔(dān)供電負荷的UPS單元。所有UPS的輸出直接并聯(lián)，共同向負荷供電。由于并聯(lián)冗余多臺UPS設(shè)備裝設(shè)總?cè)萘砍^負荷要求容量至少多一個UPS單元的容量，因而可以切斷其中任一故障單元，來保證其余單元負荷供電的連續(xù)性，繼續(xù)對全部負荷供電。這種系統(tǒng)可靠性高，利于UPS的使用壽命，配置靈活，即可增容，也可冗余，有利于提高后備時間，是技術(shù)發(fā)展的趨勢。
3.3.3 產(chǎn)品選用要點
1 根據(jù)工程設(shè)計要求采用不同類型的不停電供電系統(tǒng)，單一式的UPS系統(tǒng)可靠性相對低些，其容量相對來說小些，如果需要高可靠、大容量的不停電電源，則可采用并聯(lián)式UPS系統(tǒng)或冗余式UPS系統(tǒng)。
2 UPS的節(jié)能運行(ECO)模式
對電壓和頻率參數(shù)不敏感的負荷采用ECO方式Q—市電正常時，負荷由旁路交流電源通過自動旁路供電。如果電源故障或質(zhì)量超出允許范圍，負荷自動轉(zhuǎn)變?yōu)槟孀兤鞴╇?，而不會中斷。如果電源恢?fù)到容限范圍內(nèi)，負荷又不間斷地轉(zhuǎn)回到旁路交流電源。
UPS的ECO模式依靠智能能源管理系統(tǒng)跟蹤市電質(zhì)量，實現(xiàn)逆變器回路和自動旁路的程序化動作，減少整流器和逆變器電能轉(zhuǎn)換損耗，達到節(jié)能的目的。
3 并聯(lián)式UPS的順序軟起動
多臺并聯(lián)的UPS利用智能能源管理功能，按事先設(shè)定的程序，對其實行順序軟起動，達到整流器啟動延時并按順序進行，它的優(yōu)勢是：避免發(fā)電機組容量加大；降低對市電的沖擊；避免干擾其他負荷；避免進線電纜過熱。
4 蓄電池的選擇和智能化電池監(jiān)控系統(tǒng)
  1)蓄電池的選擇：蓄電池容量應(yīng)根據(jù)市電停電后由其維持供電時間長短的要求選定。
UPS系統(tǒng)用的蓄電池需在常溫下能瞬時起動，宜選用免維護密封酸性蓄電池，有條件時應(yīng)選用堿性燃料電池。
  2)蓄電池的額定放電時間宜按下列條件確定：
    ①UPS系統(tǒng)在交流輸入發(fā)生故障時后，為保證用電設(shè)備按照操作順序進行停機時，其蓄電池的額定放電時間可按停電所需最長時間來確定，一般可取8～15min。
    ②當(dāng)有備用電源時，UPS系統(tǒng)在交流輸入發(fā)生故障后，為保證用電設(shè)備供電連續(xù)性，并等待備用電源投入，其蓄電池額定放電時間的確定，一般可取10～30min。
    ③UPS系統(tǒng)供電的用電設(shè)備負荷特性不同，同樣容量的UPS其電池的后備時間也不同，通?？筛鶕?jù)負荷特性來確定蓄電池的額定放電時間。
  3)智能化電池監(jiān)控系統(tǒng)
大中型UPS系統(tǒng)都配置了智能化電池監(jiān)控系統(tǒng)，不同廠家配置的功能稍有不同，選用時用戶要進行確認。保證UPS系統(tǒng)最大限度地連續(xù)運行；預(yù)防電池損壞；延長電池壽命。
先進的電池監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有下列功能：
    ①根據(jù)電池老化、溫度和充電水平計算真實的可用后備時間；
    ②評估電池的使用壽命；
    ③防止電池過度放電的保護，根據(jù)自動計算出的放電曲線，自動斷開電池電路斷路器，防止深度放電；
    ④根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整浮充電壓，以延長電池使用壽命；
    ⑤限制電池電流；無負荷關(guān)機；
    ⑥自動電池檢測：按可編程的時間間隔做電池自動放電檢測。電池狀態(tài)，預(yù)防性檢測電池的內(nèi)部故障。電池電路的連接情況；
    ⑦逐漸增強的蜂鳴器報警．提示后備時間終了；
    ⑧電池溫度監(jiān)測用于：根據(jù)電池間的溫度調(diào)整充電電壓。如果設(shè)置的允許溫度超出正常范圍，向操作人員報警。
5 UPS系統(tǒng)的諧波治理
變流裝置的輸出、輸入電源回路中含有多次諧波成份，抑制諧波是UPS系統(tǒng)設(shè)計要解決的一個重要課題。UPS系統(tǒng)抑制諧波有多種方案，首先要求整流逆變器少產(chǎn)生諧波，如采用12脈沖整流器，其次是輸入、輸出回路中設(shè)置隔離變壓器或濾波器。
  1)諧波濾波器的種類諧波濾波器有以下幾種：
    ①電感線圈和電容器組成的無源濾波器；
    ②有源濾波器；
    ③非補償型濾波器(濾除某一次或固定的某幾次諧波)；
    ④補償型濾波器；
    ⑤動態(tài)接點濾波器；
    ⑥正弦波有源諧波調(diào)節(jié)器。
正弦波有源諧波調(diào)節(jié)器其原理同有源濾波器，但適用于任何諧波頻譜，并且不限于整流器類型的負荷。
UPS系統(tǒng)是否需要裝置隔離變壓器，配置什么樣的濾波器，用戶根據(jù)用電負荷的要求，與供應(yīng)商共同商討確定。
  2)全面諧波治理
全面諧波治理(THM)有源濾波器，它實時計算和補償諧波。用正弦波有源諧波調(diào)節(jié)器技術(shù)，把THM有源濾波器內(nèi)置在UPS上，可顯著減少諧波電流再注入配電系統(tǒng)中，避免對負荷的干擾，它還意味著增加UPS上線的功率因數(shù)。THM濾波器安裝在整流器的上線，采用數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)實時地補償由整流器產(chǎn)生的諧波，使電網(wǎng)上線電流保持為理想的正弦波。
6 UPS的遙控和通信功能
大中型UPS系統(tǒng)一般均能提供多種靈活的遙控和通信方案供選擇，大大方便了用戶的操作、管理和維修。實現(xiàn)供應(yīng)商為用戶提供遠程服務(wù)；溝通用戶與供應(yīng)商間的信息，大中型UPS可配置如下遙控和通信模塊供用戶選擇：
    ①裝置本身帶有液晶屏幕顯示，顯示UPS運行狀況，事故報警，在線記錄UPS運行時的各種數(shù)據(jù)。
    ②遙控板，帶液晶和發(fā)光二極管顯示的手持遙控器，用通信接口連接，能對多臺UPS實施遙測、遙信和遙控。
    ③自動回叫服務(wù)板，在非正常情況下，自動撥號模塊能向指定的服務(wù)中心撥號尋求幫助。
    ④智能功率模塊與UPS通信的智能模塊，用于監(jiān)視、管理和記錄UPS輸出功率和負荷情況。
    ⑤PC機用監(jiān)控軟件，安裝在PC機上，通過通信接口，監(jiān)控1～99臺UPS，還可通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送電子郵件。
    ⑥電池組監(jiān)視模塊，連續(xù)監(jiān)視每臺電池的智能模塊，能在電池組中任何一只電池嚴重損壞前告警。
7 UPS工作條件
UPS適用工作條件，不同廠家供應(yīng)的不同類型的UPS的工作條件有些差異，具體看UPS制造商的UPS產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格說明書。以下是UPS的一般工作條件，供設(shè)計選用者參考：
    ①海拔高度1000m及以下(有些產(chǎn)品可工作在海拔2000m或3000m以下)；
    ②室內(nèi)環(huán)境溫度0～+40℃；
    ③室內(nèi)相對濕度不大于90％(不允許結(jié)露)；
    ④無劇烈震動、沖擊和垂直傾斜度不超過5度的場所；
    ⑤無易燃導(dǎo)電塵埃、無腐蝕性氣體和爆炸危險的場所；
    ⑥蓄電池室的環(huán)境溫度20～25℃。
8 工程設(shè)計相關(guān)規(guī)范、規(guī)程及國家建筑標準設(shè)計圖集
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16—2008。
《通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》YD／T 5027—2005。
《郵電通信電源設(shè)備安裝設(shè)計規(guī)范》YDJ 1—1989。
《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》YD／T 5040—2005。
《常用低壓配電設(shè)備及燈具安裝》D 702—1～3(2004年合訂本)。
《備用電源》D 202—1～2(2002年合訂本)。
3.3.4 施工安裝要點
1 施工安裝要點
施工做法可參見國家建筑標準設(shè)計圖集。
2 施工安裝驗收規(guī)范
《通信電源設(shè)備安裝工程施工監(jiān)理暫行規(guī)定》YD 5126—2005。
《通信用電源設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范》YD 5096—2005。
《通信電源設(shè)備安裝工程驗收規(guī)范》YD 5079—2005。
《通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》YD／T 5058—2005。
《通信電源設(shè)備安裝工程施工及驗收技術(shù)規(guī)范》YDJ 31—1983。
《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50303。
3.3.5 相關(guān)標準
《不間斷電源設(shè)備(UPS)第2部分：電磁兼容性(EMC)要求》GB 7260．2—2003。
《不間斷電源設(shè)備(UPS)第3部分：確定性能的方法和試驗要求》GB／T 7260．3—2003。
《信息技術(shù)設(shè)備用不間斷電源通用技術(shù)條件》GB／T14715—1993。
《低壓直流電源設(shè)備的性能特性》GB 17478—2004。
《電磁兼容試驗和測量技術(shù)直流電源輸入端口紋波抗擾度試驗》GB／T17626．17—2005。
《電磁兼容環(huán)境工業(yè)設(shè)備電源低頻傳導(dǎo)騷擾發(fā)射水平的評估》GB／Z 18039．2—2000。
《電磁兼容環(huán)境電磁環(huán)境分類》GB／Z 18039．1—2000。
《電力變壓器、電源、電抗器和類似產(chǎn)品的安全第1部分：通用要求和試驗》GB 19212．1—2008。
《普通電源或整流電源供電直流電機的特殊試驗方法》GB／T 20114—2006。
《電力變壓器、電源裝置、電抗器和類似產(chǎn)品電磁兼容(EMC)要求》GB／T21419—2008。
《逆變應(yīng)急電源》GB／T 21225—2007。
《單路輸出式交流-直流和交流-交流外部電源能效限定值及節(jié)能評價值》GB 20943—2007。