新一代UPS的技術(shù)動(dòng)向 （下）

（接上）

現代概念的UPS強調的不僅僅是對其保護的負載提供純正的正弦電壓，而且越來(lái)越注重對公共電網(wǎng)的環(huán)境保護意識，尤其是中大功率的UPS，在諧波污染、無(wú)功損耗等方面對電網(wǎng)的影響更加突出，這方面有著(zhù)嚴格的指標要求。
　　
傳統的UPS整流器、充電器大多采用晶閘管相控整流電路外加輸入側的無(wú)源濾波器，最高可使輸入功率因數提高到0.9，電流諧波THD＜5%，再想提高輸入功率因數、降低諧波含量其濾波器的體積和成本難以令人接受。因此，對中大功率的三相UPS可以在其網(wǎng)側設置由電力電子電路構成的有源濾波器來(lái)吸收諧波和無(wú)功進(jìn)行補償。近年來(lái)，12脈波整流器在中大功率的三相UPS中得到較多的采用。通過(guò)多相整流及其變壓器的作用，在無(wú)輸入濾波器的情況下可以使網(wǎng)側電流THD＜9%，輸入功率因數提高到0.92左右。但是，系統的成本比較高、體積比較大，控制也比較復雜。
　　
解決UPS整流器無(wú)功問(wèn)題的另一個(gè)措施是采用不可控整流電路外加直流側電容濾波。這種電路的網(wǎng)側輸入功率因數可達到0.99以上，同時(shí)也省掉了繁雜的可控整流電路的控制驅動(dòng)部分。但是，網(wǎng)側的諧波卻

4.新一代UPS

4.1全數字化的UPS
　　
功率MOSFET及IGBT的問(wèn)世為UPS開(kāi)拓出一條光輝燦爛之路，使UPS技術(shù)步入嶄新的時(shí)代——全數字化時(shí)代。
　　
首先，UPS的輸入部分取消了用于與市電隔離的工頻變壓器或為降壓用的自耦變壓器,而采用SPWM技術(shù)實(shí)現整流高頻化（AC/DC）。一方面減少直流側濾波器尺寸，改善直流側調節性能,提高市電電壓允許變化范圍；另一方面在控制技術(shù)中采用數字信號處理器DSP （DIGITAL SIGNAL PROCESSOR）控制，使輸入電流正弦化，并與市電電壓同相，從而實(shí)現UPS高輸入功率因數（PF≈1），消除對市電的諧波“污染”，達到環(huán)保目的，大幅度減少無(wú)功損耗，明顯降低了運行成本。

其次，取消了UPS逆變器中的工頻變壓器，用高頻變壓器來(lái)實(shí)現UPS與市電的隔離，而UPS的輸出級采用SPWM變換方式(不用變壓器直接逆變)輸出工頻電壓。逆變器中的功率MOSFET或IGBT工作頻率在20KHZ以上，因此輸出濾波器小而簡(jiǎn)單，而且輸出的正弦波非常光滑。
　　
對于UPS內部的蓄電池組采取高頻變換降壓方式（DC/DC）充電，當市電停電，UPS轉換為由蓄電池給逆變器供電時(shí)亦采取高頻變換降壓方式（DC/DC）實(shí)現。
　　
在逆變器控制電路中采用正弦波直接反饋技術(shù)，使其調節高速化，遠遠優(yōu)于傳統式模擬反饋技術(shù)，再加上小的輸出濾波器和20KHZ以上的SPWM調制，使UPS動(dòng)態(tài)響應特性非常好。在逆變器保護電路中采用性能優(yōu)良的過(guò)流保護技術(shù)，使逆變器不僅具有較強的過(guò)載能力，允許100％負載不平衡（指三相逆變器），而且具有強有力的自身保護。也正是在上述條件保證下，拋棄了傳統式逆變器輸出變壓器，不僅噪音低而且效率高。全數字化UPS是新一代UPS，它除具有高質(zhì)量、高可靠、高指標、多功能等特點(diǎn)。

4.2智能化UPS
　　
UPS的智能化包括系統運行狀態(tài)自動(dòng)識別和控制、系統故障自診斷、蓄電池自動(dòng)監測管理、智能化內部信息檢測與顯示等。UPS的異地遠程監控包括系統專(zhuān)用遠程監控控制盤(pán)、RS232/485通信口與監控PC機間的交互控制、將UPS系統作為網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )交互控制等。
　　
UPS的智能化主要是通過(guò)系統的控制軟件實(shí)現的。在系統運行狀態(tài)識別與控制方面，通過(guò)內部傳感器和狀態(tài)邏輯及時(shí)識別系統所處的運行狀態(tài)，判定系統運行程序和運行是否正常，主要包括以下幾個(gè)方面：
　　
4.2.1根據負載被切換到旁路的時(shí)間和次數以及切換時(shí)的輸入輸出參數等判定系統的運行模式即旁路運行還是主機運行、充電運行還是放電運行等。
　　
4.2.2根據系統運行的狀態(tài)參數識別外部指令，決定執行外部指令的方式，包括系統功能和運行參數的調整。
　　
4.2.3快速準確的判定系統的故障狀態(tài)并采取相應的故障處理措施，如封閉功率變換器、輸出故障參數報警等。
　　
4.2.4歷史事件的記錄并根據歷史記錄和當前運行參數預測蓄電池的后備時(shí)間等。
　　
4.2.5智能化的人機對話(huà)控制操作面板包括圖形顯示等。
　　
4.2.6并機系統的熱待機到帶載運行的自動(dòng)判定與轉換。所有這些都簡(jiǎn)化了外部操作程序，有效的防止了系統的誤操作對系統自身和負載所帶來(lái)的危害，提高了UPS的可靠性。UPS的智能化的另一個(gè)方面是通過(guò)運行于PC機內的監控軟件實(shí)現的。通過(guò)RS232C等接口將UPS與PC機串口連接，并在PC機上運行相關(guān)平臺的UPS監控軟件，由PC機定時(shí)發(fā)送查詢(xún)指令，UPS則在規定的時(shí)間內返回運行參數信息。由PC機進(jìn)一步對UPS的運行狀態(tài)、故障的具體部位等進(jìn)行判斷，并在必要時(shí)對UPS發(fā)出指令進(jìn)行運行干預和提醒現場(chǎng)維護人員。

4.3UPS網(wǎng)絡(luò )化

在計算機網(wǎng)絡(luò )及通信事業(yè)迅猛發(fā)展的推動(dòng)下，當今的UPS已在大量引進(jìn)微處理監控技術(shù)的基礎上發(fā)展成為一種能在UPS和計算機網(wǎng)絡(luò )之間建立起雙向通信調控管理功能。UPS的網(wǎng)絡(luò )化有兩方面的含義。一是UPS及其監控系統與其所保護的負載——計算機或局域網(wǎng)絡(luò )間的交互作用。當電源出現異常時(shí)，UPS內部的微控制器會(huì )及時(shí)把異常信息發(fā)送給它所保護的計算機或局域網(wǎng)，并由監控軟件在相應計算機上發(fā)出告警信息，提醒操作員或網(wǎng)絡(luò )管理員及時(shí)處理，并在UPS供電時(shí)間結束前自動(dòng)中止計算機或局域網(wǎng)的運行，并將現場(chǎng)信息自動(dòng)存盤(pán)，通過(guò)MODEM向有關(guān)人員發(fā)出EMAIL、BP-CALL等。在這個(gè)意義上UPS是其保護的網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)接點(diǎn)。另一方面的含義是把UPS當作廣域網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)獨立節點(diǎn)并裝上通訊適配器，給UPS分配獨立的IP地址。這樣，網(wǎng)管員或被授權人可在網(wǎng)絡(luò )的任何地方通過(guò)網(wǎng)絡(luò )象管理計算機一樣對UPS的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)遠程監控，利用這種控制功能用戶(hù)可在計算機網(wǎng)絡(luò )終端上實(shí)時(shí)監控UPS的運行參數（例如：輸入、輸出的電壓、電流和頻率，UPS電池組的充電、放電和電壓值顯示，UPS的輸出功率及有關(guān)的故障、報警信息）。此外，用戶(hù)還可在計算機網(wǎng)絡(luò )終端上對UPS的輸出執行定時(shí)的自動(dòng)開(kāi)機、自動(dòng)關(guān)機操作。在自動(dòng)完成將程序和數據轉入磁盤(pán)操作之后，再自動(dòng)“關(guān)閉操作系統”。這樣有序的關(guān)機操作，將確保用戶(hù)的軟件和數據的安全可靠?！?BR>　　
UPS生產(chǎn)廠(chǎng)家也可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )了解分布在世界各地的UPS的運行情況，便于向用戶(hù)提供系統診斷和維修等的售后服務(wù)，提高了服務(wù)的快速性和準確性。為實(shí)現上述控制功能，在目前市售的先進(jìn)的UPS上可向用戶(hù)提供RS232，DB9、RS485通信接口。對于要求能執行計算機網(wǎng)控管理功能的UPS來(lái)說(shuō)，還應配置簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò )管理協(xié)議 SNMP （SINGLE NETWORK MANAGEMENT PROTOCOL）卡，才能配套運行。

5.結語(yǔ)
　　
UPS使用MOSFET及IGBT功率元件，使其走向高頻化、小型化、高效率，也延長(cháng)了蓄電池的壽命；采用冗余技術(shù)，進(jìn)一步增強了UPS的容量和可靠性，而網(wǎng)絡(luò )智能化UPS技術(shù)不僅提供完全可靠的網(wǎng)絡(luò )電源管理，也為節能提供了一