新一代UPS的技術(shù)動(dòng)向（上）
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隨著(zhù)人們對生活品質(zhì)要求的提高，家庭、辦公室、工廠(chǎng)等均朝著(zhù)信息化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。與此同時(shí)，人們對高品質(zhì)電力的需求也在日益增加。盡管UPS技術(shù)的發(fā)展不像計算機技術(shù)那么迅猛，但也是今非昔比。UPS技術(shù)發(fā)展到今天，其功能已經(jīng)從最初單純的供電發(fā)展到今天的多功能并舉?，F在的UPS不僅可以在計算機無(wú)人值守時(shí)定時(shí)開(kāi)機關(guān)機，也可以在市電發(fā)生異常后通知計算機，還可按事先約定的順序關(guān)機，甚至還擁有通過(guò)聯(lián)網(wǎng)及遠程通訊進(jìn)行遠程監控的能力。目前UPS技術(shù)未來(lái)發(fā)展的趨勢是朝向網(wǎng)絡(luò )化，智能化和數據通信一體化發(fā)展。
2.UPS的冗余技術(shù)
在UPS的應用中，用戶(hù)為了提高運行中的可靠性，往往要求幾臺UPS冗余連接。UPS的冗余數目，從理論上講是是否越多越好，但在實(shí)際應用中并非如此簡(jiǎn)單，單輸出均流這一項指標就帶來(lái)好多問(wèn)題。在三相UPS中，若作到均流，就必須保證并聯(lián)的各UPS的對應相電壓和相位保持在一個(gè)最小的誤差值，并聯(lián)臺數越多，越不易達到一致，即使當時(shí)達到了一致，隨著(zhù)時(shí)間的推移、溫度的變化，塵埃的侵入，器件的老化，冷卻系統造成的振動(dòng)以及濕度和腐蝕性氣體的破壞等等因素都時(shí)刻在破壞著(zhù)這種平衡
就目前的UPS制造技術(shù)和工藝水平而言，已可使UPS的故障率大大降低。例如：中、小型UPS平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）已做到5～14萬(wàn)小時(shí)，對大型UPS而言，它的MTBF可達24萬(wàn)小時(shí)以上。然而，即使對于這樣高質(zhì)量的系統，也不能確保它的故障率為零。在UPS中可采用具有容錯功能的冗余配置方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。所謂“容錯”特性，是指在整個(gè)UPS供電系統中，如果因故造成個(gè)別機器出故障時(shí)，該UPS供電系統自動(dòng)將有故障的機器“脫機”進(jìn)行檢修的同時(shí)，整個(gè)UPS供電系統必須繼續向用戶(hù)提供高質(zhì)量電源。由于在冗余式UPS供電系統中，采用了多臺UPS組合起來(lái)共同承擔向負載供電的任務(wù)，因此如何正確地解決好多臺UPS輸出的交流電源以同頻率、同相位和同幅度的方式運行是能否成功地實(shí)現多臺UPS冗余供電的關(guān)鍵。就目前所掌握的資料來(lái)看，有如下幾種冗余配置方案可供用戶(hù)選擇：主機－從機型的“熱備份”UPS供電方式；直接并聯(lián)供電方式；雙總線(xiàn)冗余供電方式。
2.1USP熱備份連接
任何具有旁路環(huán)節的UPS都可以進(jìn)行熱備份連接，兩臺UPS熱備份連接時(shí)，只需將一臺UPS1的旁路的輸入端與市電斷開(kāi)，并連接到另一臺UPS2的輸出端，就構成了兩臺UPS熱備份冗余系統。在正常情況下由UPS1向負載供電，而UPS2處于熱備份狀態(tài)空載運行；當UPS1故障時(shí)，UPS2投入運行接替UPS1繼續向負載供電。只有當UPS2由于過(guò)載或逆變器故障時(shí)，才閉合旁路開(kāi)關(guān)，負載改由市電供電。
這種UPS的熱備份連接一般不超過(guò)兩臺，它不能增加系統的輸出容量，尤其是兩臺不同容量的USP連接時(shí)，該系統的輸出容量不能超過(guò)其中容量較小的那一臺的功率。
2.2UPS的并聯(lián)連接
UPS的并聯(lián)連接并不象熱備份連接那么容易。因為所有UPS的輸出阻抗不可能一樣，加之各逆變器的輸出電壓和市電電壓鎖相都具有正負誤差，則各個(gè)UPS的電壓即有相位差又有幅值差，因此用普通UPS直接并聯(lián)是危險的，只有具備并聯(lián)功能的UPS才能并聯(lián)。
并聯(lián)連接的優(yōu)點(diǎn)在于它不但可以提高可靠性，而且過(guò)載、動(dòng)態(tài)性能比熱備份方式好得多，并且可增容。并聯(lián)連接的方式有下述幾種：
2.2.1主從式并聯(lián)系統 這種方式是并聯(lián)系統中有一臺UPS為主機，其它為從機。
2.2.2無(wú)主從并聯(lián)系統 系統中任一臺UPS既是主機又是從機，哪一臺UPS先開(kāi)機它就是主機。
2.3并聯(lián)冗余系統的關(guān)鍵技術(shù)
無(wú)論那一種并聯(lián)冗余系統，都必須解決以下一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
2.3.1并聯(lián)運行的各單機或模塊的均流問(wèn)題。實(shí)踐證明，并聯(lián)單機間的環(huán)流是造成UPS逆變器故障的主要原因，這個(gè)問(wèn)題解決不好，不僅可靠性得不到提高，而且適得其反。目前控制并聯(lián)系統中的各UPS的負載電流均衡的方法主要有有功、無(wú)功環(huán)流控制法、電壓-頻率下垂特性控制法、主從模塊控制法、負載母線(xiàn)同步法等，模塊間的負荷電流不均衡性已可以控制在5%以?xún)取?/P>
2.3.2模塊間的均流控制信號的可靠傳送問(wèn)題。模塊間的信號傳輸線(xiàn)實(shí)際上構成了系統的故障瓶頸，電磁干擾或其它的物理毀損都會(huì )造成系統故障，所以，均流信號力求簡(jiǎn)單，要采取強抗干擾編碼技術(shù)，互連線(xiàn)越少越好。
2.3.3無(wú)互連線(xiàn)均流機理的研究與開(kāi)發(fā)。UPS并聯(lián)冗余系統的最理想狀態(tài)是并聯(lián)單機間無(wú)任何控制信號連線(xiàn)，從而消除了并聯(lián)系統的故障瓶頸，國內外關(guān)于這方面的工作已取得一些進(jìn)展，有些已在產(chǎn)品中得到實(shí)現。
2.3.4均流控制電路的冗余問(wèn)題。既然有互連線(xiàn)并聯(lián)系統的故障瓶頸現象的存在，可以采取均流控制電路冗余來(lái)消除之。
2.3.5熱插拔電路及接插件技術(shù)。對于模塊并聯(lián)系統，可以根據負載情況進(jìn)行組件的熱插拔，以方便用戶(hù)進(jìn)行系統擴容和組件的維修，并可在不停機的情況下添加或減少組件。
3.UPS的綠色技術(shù)
3.1優(yōu)越的功率因數指標
UPS有兩個(gè)功率因數指標：
3.1.1UPS輸入功率因數。輸入功率因數是一個(gè)重要指標。提高此項指標不僅可以降低線(xiàn)路損耗，節約電能，消除火災隱患，還可以減少對市電的諧波污染，提高市電的供電質(zhì)量，獲得較大的經(jīng)濟
3.1.2UPS輸出功率因數。輸出功率因數是適應不同性質(zhì)負載的能力。輸出功率因數
在2001年《YD/T 1095-2000通信用不間斷電源——UPS》標準中，使用了輸入功率因數的概念，在電氣性能技術(shù)要求中，分三個(gè)等級分別給出了指標，并提出了試驗方法。但是在定義部分沒(méi)有給出明確的解釋?zhuān)苍S是因為它已經(jīng)廣泛應用，并約定俗成。
不過(guò)另一個(gè)概念，輸出功率因數的應用卻并非約定俗成，同樣沒(méi)有給出明確、清晰的定義。只在電氣性能技術(shù)要求中給出指標：輸出功率因數≤0.8。并在輸出功率因數的試驗方法中提到：“調節非線(xiàn)性負載的輸入功率因數在小范圍內變化，由電力多功能分析儀測得非線(xiàn)性負載的輸入功率因數應符合技術(shù)要求的規定，并使得UPS輸出達到額定容量，UPS能正常工作?！憋@然在這里測得的數據是UPS負載的功率因數，這個(gè)數據范圍的大小是用來(lái)衡量UPS輸出能力大小的。
但是由于“輸出功率因數”這個(gè)概念本身的模糊狀態(tài)，以及這個(gè)概念本身隱匿的邏輯上的矛盾，導致了理解這個(gè)概念時(shí)出現的諸多歧義。
首先，功率因數這個(gè)概念是針對負載而言的，非線(xiàn)性負載中，電流和電壓出現相位差，導致負載和電源間吞吐互換的無(wú)功功率出現，功率因數反映了負載從電源中獲取有功功率的能力。對UPS來(lái)說(shuō)，UPS的輸入功率因數反映了UPS從電網(wǎng)中獲取有功功率的能力，也可以衡量UPS對電網(wǎng)的污染程度。功率因數越大，獲取有功功率的能力越強，對電網(wǎng)的污染程度越小。
但是UPS的“輸出功率因數”這個(gè)概念是衡量UPS輸出能力的一個(gè)指標。顯然，這里UPS是作為負載的供電設備出現的，而“功率因數”這個(gè)概念是專(zhuān)為負載量身定做的，它反映的是負載的某些性質(zhì)。于是我們借用“功率因數”的概念加上“輸出”兩字，來(lái)描述作為供電設備的UPS的輸出能力。這種前后矛盾的組合導致了很多理解上的歧義和邏輯上的混亂。
例如，UPS的“輸出功率因數”的大小是由UPS負載的功率因數決定的，我們認為負載功率因數越大，它獲得有功功率的能力越強，但是由負載功率因數決定的“輸出功率因數”越大，表示UPS的輸出能力越小。
另外，作為一項衡量UPS輸出能力的技術(shù)指標，“由于UPS輸出能力有限，不可能滿(mǎn)足任意非線(xiàn)性負載的要求，約定以計算機類(lèi)負載的輸入功率因數作為UPS的輸出功率因數指標，約定≤0.8。既然UPS輸出功率因數的大小由負載的功率因數決定，那么直接用“負載功率因數”的概念來(lái)衡量UPS的輸出能力更為清晰。 （未完）
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