KSATR科士达/科士达YDC9102S电源主机内置电池UPS不间断电源主机/YDC9102H/科士达铅酸蓄电池

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UPS 的实用性

如上所述，UPS是在停电或电压下降时提供应急电源的设备。它们用于保护敏感电子设备免受电压波动或断电造成的损坏。在有主电源的情况下，UPS将交流电转换为直流电，并存储在电池中。在断电的情况下，UPS 使用存储在电池中的能量为连接的设备供电，将直流电转换为交流电。UPS有各种不同的尺寸和电容量。通过使用UPS，敏感电子设备可以免受轻微到严重的电压波动或突然断电的影响。它们还允许设备在断电时继续运行。这对于不能中断的活动尤其重要，例如服务器、安全系统、和数据存储系统。

借助设备保护功能，UPS 有助于降低因电压波动或断电而损坏的电子设备的维修成本。配备 UPS的大多数设备可能是个人计算机。断电会导致计算机关闭或崩溃，从而导致宝贵的工作和数据丢失或删除，造成难以想象的损失。如果在执行写入操作时发生干扰，整个硬盘都可能被毁坏。对于企业来说，存储在计算机上的敏感数据和文档通常比包含它们的硬件更有价值。当今的个人计算机具有很高的可靠性，但它们很容易受到电源电压波动和下降的影响。当今的技术已经取得了显著的成果，仍然没有一条不受干扰的配电线路，问题，甚至是难以察觉的问题，几乎是司空见惯的。

静态UPS

UPS通常可纠正高电压和低电压事件，例如电压尖峰和电压骤降。要为您的设备实施保护，您需要足够的保护，以确保在没有电的情况下也能正常运行。通过安装适当的UPS，设备可免受电气干扰带来的危险影响。如果长时间断电，UPS可提供足够时间的电力来保存数据并有序关闭应用程序，从而消除中断的影响。一旦完成此维护，就可以关闭设备，因为电池根据其特定电容量具有有限的自主性。通常，UPS可提供约 10 或 15 分钟的备用电源，使用大容量电池可以获得更长的续航时间。

由于 UPS 在长时间停电期间仅提供有限的电量，用户应采取一些预防措施，以防止在 UPS 无法再为其设备供电之前丢失数据。先进的UPS 型号有一个通信端口，允许与要保护的设备进行逻辑连接。静态 UPS 使用电力电子设备而不是电动发电机为负载提供电能。如今，大多数UPS 都是这种类型。UPS 的一般结构如图 1 所示。一种广泛使用的 UPS类型称为“双转换”，其特点在于输入和输出从不直接接触，这是因为它们执行两次转换，从交流电到直流电，亦然。在中间点，电池插入为逆变器供电的求和节点，即执行第二次转换的模块，这样就不会发生切换，并且电压变化也不会影响输出。

有时，这种类型的 UPS配备变压器，该变压器还具有隔离功能。在这种类型的操作下，电源在主电源和电池之间切换时没有延迟时间。另一种操作模式被定义为“离线”，其中逆变器仅在主电源电压故障时运行。管理系统所需的能量显然少于前一种，但在这种情况下，能源的改变需要几毫秒的延迟时间，在此期间负载与所有能源断开连接。

图 1：UPS 的一般结构

如今，双转换UPS的设计元件种类繁多。初使用的是IGBT，但目前，碳化硅(SiC)MOSFET在效率、功率密度和成本效益方面远远超过硅，功率损耗低。通常，开关频率等于或大于25kHz，以避免产生任何可听见的和恼人的音调。

交流到直流的转换过程已在之前的文章中介绍过，这里无需重复。UPS的功能不仅在于转换和供应能量，不幸的是，还在于在存在干扰元素的情况下对其进行管理。很多时候，由于存在不良影响会改变其基本特性，电力质量会降低。这些干扰可能是电压峰值和下降、谐波的存在以及电力线中的噪声。幸运的是，这些不良事件持续时间很短，并且是人为的(附近其他设备的操作)或自然的(雷电或电气放电)。现在让我们深入研究两种常见的UPS 类型，即离线 UPS 和在线(或双转换)UPS，实际上还有很多其他的。

离线式UPS

这种类型的 UPS 用于低功率(参见图 2中的总图)。在有电源电压的情况下，负载通过静态开关供电，该开关配备有滤波器以减少任何电源干扰。AC/DC转换器为电池充电。输出电流实际上与输入电流相同。当电源电压故障时，负载由带有逆变器的电池供电。这种 UPS模式允许您获得简单、小巧且经济的设备。它们不能保证输入和输出之间有足够的隔离，切换时间通常很长，负载会在几十毫秒内处于断电状态。

图2：离线式UPS的总体示意图

双转换在线式UPS

双转换 UPS 比之前的 UPS 更为复杂(见图 3 中的总图)。在有电源电压的情况下运行期间，负载由逆变器供电。在这种情况下，存在双AC/DC 和 DC/AC 转换。在没有电的情况下，使用储能电池，DC/AC转换器为负载供电。切换是即时的，没有瞬变，负载受到保护并与整个配电系统隔离。终，性能更好，但成本更高。