随着敏感性电子设备种类的急剧增长，不间断电源(UPS)的额定功率范围已从用于保护台式计算机硬件的几百伏安，增长到用于大型数据中心和电信中心的数百万伏安(兆伏安)，采用的技术是多种多样的，而且在市场上使用的产品名称也各不相同，有些甚至给用户造成了理解上的混乱。

　　这就是为什么IEC(国际电工委员会)要为不同类型的UPS结构和性能测试方法建立一套完整的标准的原因。这些标准的内容是由欧洲标准化委员会(Cenelec)决定选用的。IEC62040—3标准和等效的欧洲ENV50091—3标准现在已清楚地定义了三种标准化的UPS类型和用以检测它们性能的方法。

　　这三种类型的UPS是:

　　(1)被动后备式(Passive standby);

　　(2)在线互动式(Line-interactive);

　　(3)双变换式(Double conversion)。

　　1、不确切的和易使人误解的专业名词

　　UPS在发展和演变的过程中，其所应用的技术变得更加多样化，这取决于被保护的负载类型、负载的重要性和供电等级。同时，描述UPS产品质量的说明也更加多样化，常常使消费者相互混淆，甚至引起误解。

　　(1)"在线式"UPS(On-line)

　　"在线式"UPS这一名词在1970年就开始普遍采用了，它表示UPS的主要技术含义是。

　　——输入整流器/充电器，把交流输入电压整流后用于给电池充电和向逆变器供电;

　　——在市电电源发生中断时，由电池提供后备能量;

　　——逆变器向负载的供电是一个连续的高质量电源(频率、电压等在很小的容限范围内变化);

　　静态开关或静态旁路有能力将负载转换到旁路电源而不会中断负载的供电，这样使负载能够"降级"运行(即未使用通过逆变器供给的高质量电源)。

　　如果把"在线式"(On-line)这个名词作为标准化专业名词来考察，其字面上的含意是"在市电上"(Onutilitypower)，即它并不能代表这种UPS结构的实际情况，因为这时的负载是由逆变器供电而并非直接由交流市电供电。

　　这个专业名词涉及的主要是大功率UPS(10kVA)。

　　(2)“离线式”UPS(Off-line)

　　在上世纪80年代，由于负载类型的变化，又出现了“离线式”UPS。“离线式”这个专业名词仅简单地对应着"在线式"的相反含义。这个专业名词所描述的UPS结构，其逆变器并不是串联连接到交流主电源上的，更确切地说，这种被动后备式结构是并联连接的，它不是连续长期地运行在逆变器供电状态，而只是在交流输入电压偏离容限范围时逆变器才运行。

　　这种结构包括一个功能定义并不是很明确的滤波器，这常引起人们误解它具有电压调整的作用。这种结构不包括静态开关(或静态旁路)，其结果是对某些应用场合来说，负载从市电电源切换到逆变器的间断时间太长。

　　从标准化角度来看，"离线式"(Off-line)这个专业名词，其字面上的含意是"不接在市电上"(Notonutilitypower)，但它并不代表这种结构的实际情况，其负载直接由交流电源供电，并且逆变器仅仅在市电出现问题时才运行。尽管如此，用户还是接受了这种技术，而这个专业名词主要应用于小功率UPS(≤2kVA)。

　　(5)其它专业名词

　　上世纪90年代初期，UPS技术进一步得以开发，"在线互动式"(Line-interactive)这一专业名词开始应用于UPS，它具有双向变换功能的逆变器。然而，由于这种结构在技术上有许多不同的说法，因而给客户造成了误解。例如在某些情况下，采用"in-line"的就十分容易让人误解为"On-line"而被错误地使用。

　　在一个时期内，这种专业名词被模糊滥用的情况让某些厂商不顾及客户利益而酿成更加混乱不堪的局面。因此就需要建立一个新的标准，明确地定义技术名词，这就是为什么IEC着手制订UPS类型和性能测试方法的际准和Cenelec(欧洲标准化委员会)采用IEC标准中的全部内容的原因。

　　通过努力，产生了IEC62040-3标准和等效的欧洲标准ENV50091-3(这里V表示的是发布达3年以上的经过考验的标准)，这就清楚地定义了UPS类型和性能测试方法的标准。

 
　　2、后备式UPS

　　后备式UPS的逆变器是并联连接到市电与负载之间的，仅简单地作为备用电源使用。

　　(1)正常运行方式

　　负载由市电输入供电，一般地说是通过一个滤波器或调节器，它可以消除某些干扰，还可以提供一定的电压调整。IEC标准并不关注这个滤波器而只将这个滤波器简称作"UPS开关"(UPSSwitch)。然而IEC标准规定"附加的装置可以包括具有电源调整作用的设备，例如:铁磁谐振变压器或自动调节抽头的变压器"。这种UPS中的逆变器处于被动后备状态。

　　(2)后备方式

　　当交流输入电压超过规定的容限范围或故障时，电池和逆变器保证在很短的转换时间内(一般小于l0ms)继续供电给负载。IEC标准并不规定这种转换的时间，但是限定"负载直接地转换到逆变器或UPS开关(UPS开关可以是电子的或电子-机械式的)"在后备时间内UPS继续运行在电池供电状态，直到交流输入电压恢复到规定的容限范围之内，这时UPS又恢复到其正常方式运行。

　　(3)优点

　　设计简单;成本低;体积小。

　　(4)缺点

　　负载同上线供电系统没有真正隔离;较长的转换时间，缺少真正的静态开关，这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等)，但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心，电话交换机等),输出电压不能调整;输出频率取决于交流输入电源的频率，也不能调整。

　　(5)应用

　　这种UPS结构是将电源干扰降低到可接受的程度与设备成本之间的折衷。事实上这正是前面所表述的"离线式"结构。详细地说，由于上述缺点，这种结构的UPS仅用于小额定功率(<2kVA),并且它不能用于频率转换器方式工作。

　　IEC标准宣布不再使用"离线式"这一专业名词，而推荐使用专业名词"被动后备式"，因为它能更准确地描述这种结构UPS的运行原理。

　　3、在线互动式UPS

　　在线互动式UPS的逆变器是并联连接到市电与负载之间的，仅起到后备电源的作用，它同时还为电池充电。通过其可逆运行方式，它与市电相互作用，因此被称作"互动式"。所谓的"升压/补偿式"(Boost/Buck)、"自动电压调整式"(AutomaticVoltageRegulation)和"Delta变换式"等都属于在线互动式结构。

　　(1)正常运行方式

　　负载通过与交流市电并联连接的逆变器提供"经调压的市电电源"。逆变器运行在调整输出电压或给电池充电的状态。输出频率取决于主交流输入电源的频率。

　　(2)后备方式

　　如果交流输入电压超过UPS预设的容限范围或故障，电池通过逆变器继续供电给负载。静态开关断开交流输入电源以防止从逆变器倒送到交流输入。

　　在后备时间之内，UPS运行在电池放电方式直到交流输入电源恢复到UPS预设的容限范围之内，这时UPS恢复到正常运行方式。

　　(3)旁路方式

　　这种类型的UPS可以包括一个维修旁路。在UPS发生内部故障时，负载可以通过维修旁路转换到旁路电源上。

　　(4)优点

　　同样的额定功率，在线互动式UPS的成本要比双变换式UPS低。

　　(5)缺点

　　负载同上线供电系统之间没有真正的隔离;输出频率未经调整，它取决于交流输入市电的频率;对尖峰脉冲和过电压缺乏保护;输出电压的调节作用是中等水平的，因为逆变器并不是串联连接到交流输入电源上的，所谓的通过逆变器并联连接到交流市电的"调压"作用，由于逆变器可以逆向运行，而限制了调节作用;如果运行在非线性负载上，其效率很低。

　　(6)应用

　　这种结构的UPS对于中大额定功率的敏感型负载是不适用的，因为不能调整频率。由于这种理由，它几乎没有在大中功率UPS中被采用。

　　4、双变换式UPS

　　双变换式UPS的逆变器是串联连接在交流输入与负载之间的，电源通过逆变器连续地向负载供电。

　　(1)正常方式

　　负载是通过整流器/充电器与逆变器结合在一起连续供电的，实现交流-直流-交流的双重转换，因此这种结构以此命名。

　　(2)后备方式

　　如果交流输入电压超过UPS预设的容限范围或故障，电池通过逆变器继续供电给负载。在后备时间内，UPS运行在电池放电方式直到交流输入电源恢复到UPS预设的容限范围之内，这时UPS恢复到正常方式。

　　(3)旁路方式

　　这种类型的UPS一般具有静态旁路(通常称为静态开关)，因此根据下列条件，负载就能够通过静态旁路的转换而不会中断供电电流:

　　UPS内部故障;瞬态负载电流冲击或故障电流;过载;电池备用时间终了。

　　然而，旁路的出现意味着输入和输出的频率必须是相同的。如果输入和输出的电压不同，则必须在旁路上安装变压器。UPS必须同旁路交流电压同步才能保证不会在转换时造成负载的供电中断。

　　作为维修目的，通常还需要提供另一条支路称为维修旁路，用手动开关实现其操作。

　　(4)优点

　　无论逆变器的供电是由交流电源或是电池，它供给负载的电源都是连续的;负载同上线供电系统相隔离，因此防止了任何上线的干扰传送给负载，例如尖峰脉冲、过电压等;很宽的输入电压容限范围和精确的输出电压调整;输出频率的精确调整，如果不使用静态开关的话，UPS还可以用作频率转换器运行;在稳态和瞬态条件下，具有很多优越的性能;在交流输入电源发生故障时，立即转换到电池放电方式运行;可以不中断供电地转换到旁路方式;设计用于维修的手动旁路。

　　(5)缺点

　　较高的价格，但可从许多高性能的受益中得到弥补。

　　(6)应用

　　这是在负载保护方面、可调整性方面和性能方面最完善的结构。事实上，这就是前面所表述的"在线式"结构。IEC标准说明并公告"在线式"这一专业名词已不再使用，并建议采用“双变换”这一专业名词，因为它更加准确地描述了其运行原理。

　　这种结构由于采用了静态开关，在负载从正常方式转换到旁路方式或者相反转换时，使得负载的供电不会中断，它还保证了输出电压和频率相对于输入电压和频率的完全独立性。

　　由于它具有如此多的优点，双变换式UPS几乎独占了用于保护较大额定功率的关键性设备上(10kVA以上)。

　　IEC标准建议采用上述专业技术名词，不鼓励使用老的技术名词，因为新的名词更确切地描述了三种UPS的运行原理。

 

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