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UPS 电源的基本知识
作者：admin 发布时间：2023/2/21 8:56:18 阅读次数： 次
UPS 电源的基本知识
一、为什么要用 UPS
有一个常见的错误概念，认为我们使用的市电，除了偶尔发生的断电事故，是连续而且恒定
的，其实不然。市电系统作为公共电网，上面连接了成千上万各种各样的负载，其中一些较大的感性、容
性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能，还会反过来对电网本身造成影响，恶化电网或局部电网的供
电品质，造成市电电压波形畸变或频率漂移。另外意外的自然和人为事故，如地震、雷击、输变电系统断
路或短路，都会危害电力的正常供应，从而影响负载的正常工作。根据电力专家的测试，电网中经常发生
并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种：电涌（power surges）：
指输出电压有效值高于额定值 110%，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大
型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。
、高压尖脉冲（high voltage spikes）：指峰值达 6000v
持续时间从万分之一秒至二分之一周期（10ms）的电压。这主要由于雷击、电弧放电、
静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。
、暂态过电压（switching transients）：
指峰值电压高达 20000V
，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成
的破坏类似于高压尖脉冲，只是在解决方法上会有区别。
、电压下陷（power sags）：
指市电电压有效值介于额定值的 80%
至 85%之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期。大型设备开
机，大型电动机启动，或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。
、电线噪声（electrical line noise）：
系指射频干扰(RFI)
和电磁干扰（EFI）以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器
的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。
、频率偏移（frequency variation）：
系指市电频率的变化超过 3Hz
以上。这主要由应急发电机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。
、持续低电压（brownout）：
指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生原因包括：大型设备启动和应用、主电力线切
换、启动大型电动机、线路过载。 、市电中断（power fai1）：
指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况。其产生原因有：线路上的断路器跳闸、市电供应中断、
电网故障。
对于电脑来说，显示器及主机工作都需要正常的电力供应。尤其是内存，对电源的要求更
高。它是一种依赖电能的存储设备，需要不断的刷新动作来保持存储内容。一旦断电，所保存的内容立即
消失。如果非正常断电，导致内存中的信息来不及保存到硬盘等存储设备上，就会造成信息因完全丢失或
变得不完整而失去价值，从而浪费大量的工作精力、时间、甚至造成巨大的经济损失。而 UNIX这样的操作
系统，如果不正常关机，内存中的系统信息没有回写到硬盘上，还可能造成系统崩溃，无法再次启动。此
外，电脑中的硬盘，虽然应用的是磁存储介质，不会因断电而损失信息，但突然的电力故障会使正在进行
读写工作的硬盘物理磁头损坏，或者系统文件在维护文件系统时，造成文件分配表错误，从而造成整个硬
盘的报废。另外，现在的操作系统大都能设置虚拟内存，由于突然的断电，使系统来不及取消虚拟内存，
从而造成硬盘中的“信息碎片”，不仅浪费了硬盘存储空间，还会导致机器运行缓慢。电脑电源是一种整
流电源，过高的电压可能会造成整流器烧毁。而电压尖脉冲和暂态过电压以及电源杂讯等干扰都可能通过
整流器进入主机板，影响机器的正常工作，甚至烧毁主机线路。总之，电力问题是计算机工作的重大威胁。
但是随着计算机和网络应用的日益重要和广泛，安全可靠的电源已是网络设计和管理人员不得不认真面对
的重要问题。“需要是社会发展的第一推动力”，在这种背景下，UPS(不间断电源）应运而生，并伴随电
力电子技术的发展，不断推陈出新，在十数年间，不仅造就了一个崭新的产业，而且随着时间的推移更将
有蓬勃的发展和灿烂的前景。
二、什么是 UPS
UPS
（Uninterruptible
Power System ），即不间断电源，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。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子
设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS
将市电稳压后供应给负载使用，此时的 UPS就是一
台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(
事故停电 )
时, UPS
立即将机内电池的电能
通过逆变转换的方法向负载继续供应 220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS
作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市
电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市
电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性 而电压稳定度则说明当 UPS突然由
零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。
还有 UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征 UPS
性能的重要参数，决定了对负载的保
护能力和对市电的利用率。性能越好，保护能力也越强，总的来说，离线式 UPS
对负载的保护最差，在线
互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用
户在选购 UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同 而选取不同类型的 UPS
。
三、不间断电源（UPS）种类
UPS大致可分成三种：离线式（Off Line
），在线式（On line
）和在线交互式（Line interactive
）。
、什么是离线式不间断电源（Off Line UPS
） 离线式不间断电源如上图所示。平常市电通过旁路直接向负载供电。只有在停电时，才通过逆变器将电池
能量转换为交流向负载提供电力。离线式不间断电源的特点：
当市电正常时，离线式 UPS对市电没有任何处理而直接输出至负载，因此对市电噪音以及浪涌的抑制能力
较差；
存在转换时间；
保护性能最差；
结构简单、体积小、重量轻、控制容易、成本低。
、什么是在线式不间断电源（On-Line UPS）
在线式 UPS平常由逆变器输出向负载供电，只有当 UPS发生故障、过载或过热时才会转为由旁路输出给负
载。在线式 UPS的特点：
输出的电力经过 UPS的处理，输出电源品质最高；
无转换时间；
结构复杂，成本较高；
保护性能最好，对市电噪音以及浪涌的抑制能力最强。
、什么是在线交互式不间断电源（Line interactive UPS）
在线交互式 UPS平常由旁路经变压器输出给负载，逆变器此时做为充电器。当断电时逆变器则将电池能量
转换为交流电输出给负载。
在线交互式 UPS的特点：
具双向性转换器设计，UPS电池回充时间较短；
存在转换时间；
控制结构复杂，成本较高；
保护性能介于在线式与离线式 UPS
之间，对市电噪音和浪涌的抑制能力较差。
四、不间断电源（UPS）供电时间多长才合适
UPS能在电力异常时有足够的时间实施应急措施。一般而言 5-10分钟的后备时间就足够了。
如果需要较长的后备时间，可以购买具有长延时功能的 UPS
。 五、不间断电源（UPS）的容量如何计算
目前市场上销售的不间断电源（UPS）多以 VA 作为容量单位。V 是电压，A 是电流，V×A 就
等于功率，即不间断电源的容量。例如，一台 425VA 的不间断电源，如果其输出电压为 110V ，则该 UPS
能
够提从的最大电流为 3.86A ，超过此电流值就是超载（Overload ）。另一种表示功率的方法是 ， 表示实
功，VA 表示虚功。两者之间的差别在于功率因数。功率因数一般在为0.6
到 0.8之间，若低于 0.5
则 UPS
设计不佳，在选购 UPS时，应考虑功率因数问题。
六、如何延长不间断电源（UPS）的供电时间
延长不间断电源的供电时间有两种方法：
、增加电池容量。可以根据所需供电的时间长短增加电池的数量，但是采用这种方法会造成电池充电时间
的相对增加，同时也会增加相应的维护设备的数量、增大产品体积，造成UPS整体成本提高；
、选购容量较大的 UPS。采用这种方法不仅可以降低维修成本，如果需要扩充负载设备，较大容量的不间
断电源仍可正常工作。
七、什么是电源监控软件
电源监控软件是与不间断电源（UPS
）配合使用，用以提高不间断电源的效能。用户在使
用不间断电源过程中，通过该软件能够准确掌握不间断电源的工作状态，记录市电的稳定状况供技术人员
进行分析。沁市电中断或电池供电终止时可以自动进行文档储存、系统关闭以及关闭UPS等功能。新一代
电源监控软件还具有 UPS远端监控和 UPS
定时开关机等功能。
八、购买 UPS
时必须购买相应的监控软件吗
为了提高并有效的发挥 UPS
的全部效能，选择一套 UPS监控软件是必须的。一般用户最希望
知道的是市电输入及电池状态是否正常。当市电发生异常，又未安装相应的电源监控软件时，如果用户在
现场，可以利用 UPS提供的电源采取应急措施，如储存文档、关闭系统等。但是如果市电发生异常，又未
安装监控软件，而用户又不在现场，当 UPS电池供电耗尽时，轻则造成资料的流失，重则造成电脑与周边
设备内部元件损坏。因此购买 UPS时，最好同时购买电源监控软件廖实现完善的电力保护。
九、现在很多品牌的 UPSA 强调管理功能，这适用于一般用户吗
过去个人电脑用户大多使用 DOS
操作系统处理个人资料。当市电异常时，资料的流失仅仅
仅局限于个人资料而已。但对于目前流行的电脑网络系统，如 WINDOWS
、NT、UNIX而言，系统担负着整个
工作站资料的管理与使用，即使是知暂的断电，对系统本身所造成的破坏以及大量资料的流失也是无法估
量的。所以用户应当从自身未来发展的角度出发，在选购不间断电源（UPS）时，应当把网络管理功能考虑
进来。
十、不间断电源的通讯接口有哪些 目前市场上销售的不间断电源（UPS）采用的通讯接口有以下几种：
继电器连接；
RS-232 接口；
AS400 接口；
SNMP接口；
USB接口。
其中 AS400 接口主要是针对 IMB电脑设计的。而 SNMP则能够使 UPS无须通过电脑设备就
可以连上网络，同时通过网络对 UPS进行监控。继电器连接与 RS-232 接口是最常见的，现将其功能简单介
绍如下：继电器连接方式，能够使 UPS能过监控软件监控市电是否正常，电池电压是否过低，同时提供自
动储存文档和系统关闭等功能。RS-232 通讯间接口除了具有继电器方式连接的全部功能以外，还可以通过
监控软件实时监控不间断电源的电压、电流、频认、负载容量等，并且可以设置 UPS开关机时间与广播功
能。USB（万用串行接口）是今后通讯接口的发展趋势，目前使用USB接口的使用将越来越普遍。
十一、不间断电源（UPS）使用何种电池
目前市场上销售的不间断电源（UPS），绝大多数采用密封式免维护铅酸电池。
十二、电池的使用寿合一般有多长
不间断电源的供电来源其内部的电池放电。电池老化的原因除了外部环境因素以外，还有
电池内部化学变化等因素。即使是将电池长期放置不用，电池角会出现老化现象。一般经验而言，电池的
使用寿命 2-3
年。
十三、电池如何保养
定期对电池充放电是电池保养的关键。如果用户选购的 UPS具有电池监测功能，UPS可以
定期自动执行该功能。强果用户的 UPS不具备此项功能，可以将 UPS电源输入端的插头拔掉，模拟市电中
断，再观察电池放电时间是否足够长？如果发电时间不足，则应考虑更换电池，以保证当电源中断时电池
有足够的放电时间，保证档案的储存和系统的完全关闭。
十四、何处可更换电池
当用户选购的 UPS
需要更换电池时，可以与该产品的服务商或经销商联系。
十五、什么是 SNMP
SNMP
是简易网络管理协定（Simple Network Management Protocol
）的英文缩写。该协
议能够使 UPS以其周边设备能够不通过电脑而直接连上网络，纳入网络系统管理。高档的 UPS通常具有 SNMP网络管理介面，可让该 UPS很容易的连上网络。
十六、什么是隔离变压器
仪器设备与普通的 UPS配合使用时，经常会因为零地电压的原因造成仪器设备误动作。为避免这种情况的
出现，高档的 UPS针对这个问题，设计出具有隔离变压器的 UPS，经过特殊的设计可以使输出的零地电压
小于 伏，从而避免上述问题的发生，除此这外，隔率变压器还具有噪音滤波等功能。
十七、什么是 Boost
和 Buck
Boost是升压，Buck是降压。当市电电压过低或过高时，稳压器将过低或过高的电压升高或降低至规定的
范围之内，使 UPS或相关设备正常运行。
十八、什么是 AVR
AVR
是 Automatic voltage Regulation
（自动调压）的英文缩写。
十九、选购在线式（on-line
）UPS
上应注意什么
选购在线式（on-line
）UPS
时应注意以下事项：
UPS
是否具有高功率因数。
如果 UPS
的负载为感性或容性负载，应当选择采用全桥软开关变换器的 UPS
。
某些电脑或精密仪器设备对 UPS输出中线至大地之间的电压值有特殊要求。例如，有些仪
器设备要求该电压值小于 3V，有些甚至要求小于 1V。在选购 UPS
时需要考虑这个问题。
我们所说的 UPS
就是不间断电源，它的英文全称为 Uninterruptible Power System
。UPS
是伴随着计算机
的诞生而出现的，作为计算机的外围设备，UPS
是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输
出的电源保护设备，它可以解决现有电力的断电、地电压、高电压、突波、杂讯等现象，使计算机系统运
行更加安全可靠。现在已经被广泛应用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，并
且正在迅速地走入家庭。
UPS
有多少种类
通常我们把 UPS
依设计架构区分为三种，即后备式、在线式及线上互动式。 UPS
依输出波形区分为：
方波、正弦波及阶梯波。纯净的市电就是标准的正弦波，是最理想的波形；方波的高次谐波量较多，会影
响精密仪器的工作；阶梯波是方波的特殊形式，它介于方波与正弦波之间，这种波形输出的 UPS
适合对电
源要求不特别严格的负载使用。 UPS
依容量区分为小型 UPS
：10KVA
以下；中型 UPS
：10KVA 以上，100KVA
以下；大型 UPS
：100KVA 以上。种类繁多的 UPS
在电池供电状态下区分不大，都为逆变器输出，主要区别
在于市电状态下的工作状态。此时，在线式仍为逆变器输出，有独立的充电电路；线上互动式（或称在线
互动式或线上交互式）为直接输出或市电经变压器耦合输出，此时逆变器为充电器；后备式为直接输出或
市电经变压器耦合输出，此时逆变器不工作有单独的充电电路。 购买 UPS时应考虑哪些因素
一台 UPS至少可以使用 年以上。用户在挑选 UPS电源时，应根据自己的要求来确定挑选标准，选择
最适合使用的 UPS，而不是最便宜的或最高档的。一般来说，应就负载设备所处理资料的重要性、各种用
电设备对电源质量的要求、安装与空间要求及其经济预算等因素综合考虑，同时也要考虑 UPS的重量和体
积大小合适。总的来说，用户应该考虑三个因素：即技术性能、服务保证和产品价格。
如何选购 UPS
步骤 ：先确认你需要何种类型的 UPS
就中国目前的电力状况而言，UPS是一种非常必要的电源保护设备，不同的用户对 UPS
类
型的需求也是不同的，如：重要设备须选用性能优异，安全系数极高的在线式机种，在线式 UPS
功能完善，
能抵抗来自电网上的各种侵害，如高压、尖峰、浪涌、杂讯干扰等等，输出纯净的电源，时刻保护您的负
载。
网络用户除选用在线式外，亦可考虑线上互动式 UPS
。线上互动式 UPS
虽种类较多，品质良
莠不全，但象山特的 Inter
系列 UPS
，通过电源软件监测网络环境，管理网络电源，也是很适合网络使用
的。
个人及家庭用户可以考虑选用后备式机型，后备式 UPS价格低廉，外形轻巧，是个人电脑
理想伙伴。它在从市电切换到电池供电时的转换时间小于 10毫秒，而 PC机具有储存电能的电容，可忍受
小于 20毫秒的停电转换时间，所以不会影响 PC机的正常使用。
步骤 ：确定你所需要的 UPS功率（VA）值
列出所有需保护的设备，别忘了显示器、主机、外挂硬盘等。
每一设备的电压及电源数据可在其背板上找到，把两者相乘即可获得（VA）伏安值。有些设备用瓦特
（ ）表明电能需要，将瓦数乘以 1.4即可获得大致的伏安值。
把所有部件的 VA值汇总；将汇总值加上 30%的预留扩充容量，以备系统升级时使用。
步骤 ：确定负载设备所需要的备用时间
断电时，负载设备只需进行存盘、关机操作，建议选择标准型UPS
。
断电时，负载设备仍需进行长时间运转，应当选择长效型 UPS
。 步骤 ：选择一个好品牌的 UPS是非常重要的，原因是：
好品牌的 UPS，产品质量有保证。
售后服务周到、及时。一台 UPS的使用寿命至少有 年，所以最好选择能提供 年保修服务的品牌。
另外销售与维修服务网点覆盖面的大小也是购买时需考虑的因素，这可以保证对产品的及时维护及维修。
好品牌 UPS的厂商珍惜产品声誉，对用户的承诺言而有信。
如何正确使用 UPS
？
正常开机程序
由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流，而 UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围，尽管我们
在选用器件时都留有一定的余量，但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损
坏，因此在使用时尽量减少冲击电流带来的损害。一般 UPS
在旁路工作是抗冲击能力较强，我们可以利用
这特点在开机时采用以下方式进行，先送市电给 UPS，使其处于旁路工作，在逐个打开负载，先开冲击电
流较大的负载，再开冲击电流较小的负载，然后 UPS
面板开机，使其处于逆变工作状态。开机时千万不能
将所有负载同时开启，也不可带载开机。
关机顺序
关机顺序如下，先逐个关闭负载，再将 UPS
面板关机，使 UPS
处于旁路工作而充电器继续对电池组充
电，如果不需要 UPS输出，将 UPS
完全关闭，再将输入市电断开即可。
后备式 UPS的使用
后备式 UPS
在市电正常情况下，皆为旁路供电，只靠输入保险丝起保护，如用户使用时不注意这点，
而超载使用，虽然市电状态下 UPS
还可继续工作，但是当市电异常转电池逆变工作时，就会因过载保护而
关机。严重时会造成 UPS损坏，以上情况都会造成输出中断，给用户带来一定的损失。因此在使用后备式
UPS
时应特别注意不要超载使用。
长效型 UPS的使用
长效型UPS由于采用外接电池组以延长供电时间，所以，外接电池的好坏直接影响到 UPS
的放电时间。
因此在使用长效型 UPS
是应特别注意电池的使用和保养，关于电池使用保养请参阅以后内容。由于长效型
UPS
外置电池与 UPS
主机是分开的，相互间由电池连线相连，一般正常使用时不会有什么问题，但是当用
户在装机（山特 系列 3K以上机器必须由专业人员安装）或移机时就需要进行重新连线，在连线时因注意
以下几个问题：① 电池连接时电压极性要正确；
② 电池与主机之间的连线先不要连接，等 UPS市电输入产生充电电压后再连接，即 UPS先上市电，再接电
池（后备长效机以及山特 系列 6KS以上机器则应该先连接电池否则无法开机）。