UPS常用技术介绍

1.UPS行业发展概述

   由于IT技术的不断发展,用户对重要信息负载保护的重视，UPS的使用范围也越来越广，渗透到各行各业(如:金融,通信,证券,化工,医疗等),并起着电源保护神的角色,于是国内出现了一个庞大的UPS用户市场。国内外品牌厂商都看好这个市场，竞争也愈来愈激烈。为了适应市场，各厂家不断推出新产品.

   在推出新产品的同时,市场上UPS采用的新技术也层出不穷,各厂家采用的技术也不尽相同,比如:模块冗余技术,同步控制技术,高频技术等.采用的技术不同,宣传的角度不同,给用户选择UPS带来很大的困扰,现针对市场上UPS采用的一些技术进行汇总介绍.

2.目前市场上UPS采用的技术介绍

Ø  并机冗余技术

并机的发展

      从并机柜、并机模块、并机板、无须并机板、无线并机到数码控制自动并机（并机之UPS采用电流控制均分，完全独立控制）的发展过程 ,但目前市场各个过程的并机技术还都存在,主流厂家比如台达UPS就是采用直接并机技术无须增加并机板、并机模块的技术,同时可达8台并机,实现大容量UPS在线经济扩容与冗余.

并联的控制方式

  并联运行控制方式一般分为集中控制、主从控制、分散逻辑控制和无互联线独立控制 4 种方案 .台达UPS采用高速的微处理器运算为基础的数字化设计，独特的热补偿分布逻辑控制并机技术，在UPS单机之间无需外加并机卡或并机柜，采用环路通讯电缆连接来传递实时信号，实现并机的“均流”控制。对于并机系统中的各台UPS，均都处于完全“平等”的调控状态之中。并采用独特的同步相位调制法。每台UPS能“智能”地将位于并机系统中的各台UPS的同步跟踪调到最佳状态（各台之间的相位差几乎为零）和实时动态地调节所带的负载百分比，实现高精度的负载均分。在并机系统使用中，有其中一台UPS发生故障时，该故障的UPS会迅速、可靠地从并机系统中脱机，从而确保并机系统继续提供用户高质量的逆变电源。

Ø  同步控制技术

同步控制技术

       主要是市电与旁路同步、双路电源输入的同步、并机系统再组成双母线的同步，针对双母线系统同步有外同步控制和内同步控制之分，市场上有根据此技术专门生产的外置同步模块、外置负载同步控制器等,并机(N+X)冗余时多采用内同步控制技术.无线并机也采用内同步控制技术.

台达UPS采用同步控制技术

       在分布冗余UPS系统方案(双母线冗余方案)中,台达UPS采用内同步控制技术,在主控制板中内置了同步侦测线路,及相应的控制软体.实现系统同步,确保STS稳步可靠切换电源.

         实现原理图如下：

       Ø          Delta 变换技术

Delta变换式UPS,也是在UPS设计技术中的一种,现对它工作原理做一简单介绍: 1.当市电存在时，逆变器（Ⅰ）和（Ⅱ）只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿,输出电压稳定度高的电源给用户负载供电.

2. 市电掉电时，切换到电池供电，当负载电流发生畸变时，也由逆变器（Ⅱ）调整补偿掉。

3.正常工作时,负载所获电源中85%的电源是直接取自于市电电网,15%以下 “逆变器（Ⅰ）”所提供。

4.输出频率取决于输入频率,较难改善输入频率的跳变问题,目前市场上多数UPS采用双变换纯在线式设计.而不是Delta变换式.

       Delta变换式原理框图

      从原理框图及工作原理来看, Delta变换式具有以下特点:

1.    输入功率因数高,输入电流谐波小.

2.    逆变器只提供15%能量, 过载能力强,逆变器余量充足.

3.    主要能量由市电提供,效率较高.

4.    抗输入频率瞬变较差.

Ø          模块化冗余技术

    在传统高端UPS产品中，一直存在着单台UPS容易出现单点故障的问题，以往用户对此的安全保障措施是采用传统的“1+1”或“N+1”的并联冗余方式，这不仅增加了采购、安装及维护成本，而且一般情况下只能容错一次。而在模块化UPS系统中，用户只需要购买相应的功率模块，即可实现“N+X”的故障冗余及扩容升级.任何一个模块出现故障,都可自动脱离系统,确保系统正常运行,台达UPS的模块化设计不仅模块实现冗余,内部的辅助电源,PCB板也实现冗余.真正实现各功能模块独立,损坏任何一功能模块都互不干扰.同时还可以实现1+1并机冗余,大大提高系统的可靠度、可用性.

因此最近几年模块化UPS不断推出,更显示了用户对模块化技术的认可，体现了市场一种趋势。

Ø          功能一体化技术

        所谓功能一体化,即从传统的单一化系统转到新型一体化的整体解决方案,采用系统集成方式,比如一体化机房,即从空调、输入配电柜、ATS柜、电池开关柜、UPS、电池、输出配电柜、监控等多种功能有机结合，实现互相兼容，使原来整体设备更加协调，安装更加方便（类似堆积木的方式），实现整体大于单个的功效，获得超值的整体解决方案，再如台达室内/室外一体化UPS，把UPS、电池、防水、定时器、干接点、维修旁路开关、门禁告警等集合，有效的增加了UPS整体性及附加价值功能，有如装修好的房子一样，购买了就可以入住，减少用户对各种装修材料的选择。

Ø          高智能化技术

         高智能技术体现在UPS实现网络化、远程监控控制能力、故障预测能力，首先可查看UPS是否标配有RS232、RS485、干接点、SNMP卡插槽等基本通讯接口。现在还有一些适应不同场合的USB卡，MODBUS转化器卡。通过通讯接口可以实现UPS故障告警发短信、发E-mail、广播等形式通知用户，现在市场已经有开始尝试用手机实时了解UPS运行信息及控制开关UPS等功能。同时可以预测未来趋势，UPS监控实行一个大的网络，然后可开放UPS运行状态信息给UPS厂家，通过厂家技术力量对数据分析，提前发现需要保养的UPS使用地，这样大大的提高了防患于未然的能力，使UPS有一个良性循环的使用过程。

Ø          12整流技术

         为了降低输入电流谐波，可选择安装12pulse整流器。一般内置于主机内，其原理为将输入电压经由变压器，产生两组相位相差30度之电压源分别送至两组整流器，主要功能消除输入端之第五次及第七次电流谐波，而达到降低输入电流总谐波之目的。其输入电流总谐波失真率可降至10~14%之下。12-pulse 整流器其基本架构如图1

图1

Ø          高频绿色节能技术

国家对绿色产品鼓励越来越明显，其中财政部、国家发展和改革委员会顺应目前国家大力发展节能环保产品政策，制定颁布了《节能产品政府采购实施意见》。根据此《意见》，各级国家机关、事业单位和团体组织用财政性资金进行采购时，在技术、服务等指标相同条件下，应优先采购节能清单所列的节能产品。

UPS做为高新技术的产品同样也应响应国家的号召，采用了以下技术：

    输入整流器采用高频技术

可使输入功率因数>0.99,输入电流谐波<3%,达到真正绿色电源标准,同时可以减小UPS输入端的线缆,保险,空开等容量,减少发电机匹配的容量,降低用户的投资成本.不须因增加额外的滤波器,而增加UPS的损耗.

高整机效率  

台达C系列UPS将整机效率大幅提高至94%以上,且风扇可根据负载及温度进行多段调速,输入电流谐波小,减少线缆的损耗,减少输入空开容量等,从细节能够更好的满足客户的省电需求。    

3.总结

本文通过对目前市场上常见的UPS技术做总结介绍，希望能够通过本文的介绍能让大家多了解UPS采用的技术，在选型UPS时做一个参考，一般各个厂家某系列产品会采用以上某部分的技术，当然UPS的技术不断的推陈出新，一种新的技术能否取代传统的技术，只有能通过市场考验的才是值得推广的技术，台达做为电力电子行业一个领导级的公司，已经投入巨资开始研究下一代UPS，让我们期待新的变革到来。