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浅谈全球UPS技术发展趋势--上海愈翼电气科技有限公司
发布时间:2010-9-8  浏览次数:1062 次  来源:上海愈翼电气科技有限公司

    UPS原本是一种使用范围很广泛的保障电力供应的设备,而在近几年来已经转化为以保护各类计算机系统为主要用途的设备,UPS在IT行业发挥着越来越重要的作用,被人们誉为计算机信息的保护神。在世界迈进信息时代之后,信息的安全问题已经被人们广泛关注,因此,在这种时代背景中,UPS的发展趋势引起业界的高度重视就是顺理成章的事了。
  有了UPS的精心呵护,计算机系统的数据安全性大大提高了,因此,UPS的问世深受广大用户的青睐最早问世的UPS只是一个带有大飞轮的发电机组,其缺点是转换效率极低,后来被柴油发动机式的发电机所取代。目前,这种旋转发电型UPS还在某些特殊的领域有着它的特定的用途,其容量高达1000KVA。
  在半导体技术发展的过程中,科学家们将半导体技术应用到UPS的制造中,发明了新型的静止变换式UPS它比旋转式UPS更先进。初期的静止变换式UPS,其功率器件由可控硅制成,美国的Emerson、法国的Alpes4000等UPS产品,其功率器件都是可控硅。功率晶体管的开发成功,在小容量UPS中得到了广泛的应用。
  功率MOS管已在大容量UPS中广为应用,但功率MOS管难以达到高电压大电流,其饱和压降高于晶体管,于是,兼有晶体管和功率MOS管优点的绝缘门限晶体管(IGBT)应运而生,促使UPS逆变技术更趋成熟目前UPS制造商们都在争先采用IGBT。当然任何器件都不十全十美,比如IGBT有寄生的电流掣住效应,在一定程度上也限制了它的使用。UPS控制电路也发展很快,由开始的分立元件的简单控制发展到今天的微处理机控制,由硬件控制又发展成软件控制,如IPM的软件滤波器;甚至光纤通讯也被引入UPS,如意大利西力UPS的并联就采用了光纤通讯。而且微处理机也被广泛应用于小容量的UPS中,甚至有的专门为蓄电池的监控设立了微处理机,如美国的APC在每个小电池箱中都安装了微处理机,以监视这些电池的状态,UPS已经由初期的单纯供电发展到目前的多功能应用,UPS不再仅仅是供电电源,而且当那些作为负载的计算机在无人值守时,要求UPS自动地定时开机,定时关机,当市面上电故障后,UPS还可以及时通知计算机并可按照事先的约定顺序关机,如APC、UPS除了其联网功能外还可以对环境温度、湿度和烟雾进行监视,并且有好多UPS都可通过联网及远程通讯进行远程监控等等。UPS除了上述的旋转发电机式和静止变换式而外,还有一种将二得结合起来的UPS,称为UBS,即是在一台静止式UPS上配置一台直流发电机,直流发电机给蓄电池充电,使UPS逆变器的工作继续维持下去,如Best的UBS,也有一定的效力领域。
  静止变换式UPS,一般都分为后备式和在线式,这两种UPS的结构大致相同。其主体结构都主要包括:整流(充电)器、蓄电池、逆变器和转换开关等四个部分。二者的区别主要是工作方式不同,后备式UPS只有在市电异常时才启动逆变器,而在线式UPS的逆变器则自始至终都在工作;后备式UPS有着效率高,价格低廉的优点,但供电质量差一些,而在线式UPS虽然供电质量高,但价格比后备式贵得多。
  在线互动式UPS的出现兼顾了后备式和在线式两种UPS的优点,因此很快得到了用户的认可。在线互动式UPS和传统在线式的主要区别有3点:
  1、UPS输出电压的稳压度过。在线互动式UPS,2KVA以下的品种,其输出电压有一个较宽的变化范围,有的超过了±10%,而双变式UPS同为±2%,这就造成了一些用户对前者的忧虑,认为前者输出电压不稳定,无法给电脑使用。难道在线互动式UPS不能作成稳压的吗?否,并非无此技术,而是没有必要,因为小容量的UPS负载绝大多数是电脑,而电脑对交流输入电压的变化范围要求不高。在线互动式小功率UPS省去了过细的稳压环节,提高了可靠性,不过APC对3KVA及3KVA以上的在线互动式UPS都增加了稳压环节,将输出电压稳定在15%以内,这是因为考虑到容量较大的UPS负载有仅仅有电脑或服务器而且还有其它设备之故。
2、在线互动式和传统在线式UPS的切换时间。在线互动式小功率UPS有2ms切换时间。与APCSmart900的说明书所介绍的完全相符。传统(双变换)在线式UPS的切换时间不为零。已往的小功率UPS的说明上大都标明切换时间为“0”,实际上这是不确切的。在市电正常时,整流器将输出的直流一方面为蓄电池充电,一方面向逆变器提供能量。当市电不正常或断电时,UPS输入自动断开与市电的联系,逆变器转而向蓄电池索取能量,即当整流电压低于电池电压时,则电池转充电为放电,没有任何“切换”,也就没有“切换时间”。但是,当逆变器过载或故障时,必须将负载切换到旁路上去,这个切换过程不可能为零,当逆变器恢复正常后,负载必须由旁路切换回逆变器上,许多小功率UPS的切换是靠继电器实现,从而延长了切换时间。实际上,切换时间对计算机的影响是很小的。小功率UPS的负载一般都是计算机,而一般的计算机对十几毫秒甚至几十毫秒的断电是不在乎的。
  3、在线互动式和传统在线式UPS的频率稳定度。由于在线互动式UPS当市电正常时不启动逆变器,而是经过加工的输入市电负载供电。这种UPS的输出频率随市电频率而变,即负载接受的就是电频率,这就产生出在线互动式UPS不稳频的感觉。无论是在线互动式还是传统在线式UPS,一般对输入电压稳定的要求大都是50Hz。如果市电频率变化超过这个值,此两种UPS都改变到电池供电状态,这时输出电压的频率稳定度都较高。在线互动式UPS输出电压频率在50Hz±5%内变化,而传统在线式UPS的输出电压频率同样在50Hz±5%范围内随市电变化,因为一般传统在线式UPS都有锁相环节,在市电频率50Hz±5%范围中,UPS输出电压的频率不但与市电同频率而且同相位,换言之,传统在线式UPS的输出频率在市电正常时也是随市电而变的,而在其说明书中所标明的例如±1%或±5%等都是在电池供电时的情况,这一点和在线互动式相同。
  综上所述,在供电质量方面,在线互动式和传统在线工两种UPS有着同等的供电效果。不过,在某些具有特殊要求的负载情况下也应作不同的选择,不过由于在线互动式UPS效率很高,故可将工作温度扩展为0~45℃,而传统在线式UPS的工作温度一般都在0~40℃,21世纪初,全球UPS技术将向着多功能的方向发展。例如,PowerwarePlusUPS最近推出的4款新型号:200KVA、225KVA、250KVA、300KVA,使其系列产品的功率范围从12KVA拓展到300KVA,全面满足客户的需求,提供包括特殊环境下的关键应用系统所需的中央电源保护功能。与此同时PowerwarePlus系列产品还增加了多种崭新功能,内置式DCexpert电池监察系统能够高度准确地提供运行时间和电池状况,避免因突如其来的故障导致数据丢失,其指示的电池运行时间误差仅为±3%。
  内置式数字化Token-Ring网络采用数字讯号处理专利算法,有效地解决并行系统模组之间的相互沟通问题,并采用有效的设计将产品的元件数量减至最低程度,以减少故障机会,成为业界首家提供99.99%可用性的并行冗余系统。新推出的RemoteNotify选件在大部分情况下能够自行诊断故障,并且随即解决问题,如果遇到重大故障,可以就用户预测的190多种故障情况,自动向传呼机或个人电脑发出最多长达40个字的求助信息。RemoteNotify可以向两个不同的电话号码发出呼叫,并且最多可以重拨256次,以确保信息可以顺利地传达,而网络管理人员则可以通过拨号进入系统内部检查UPS的全面运行情况。
目前,UPS厂商们新推出的多种新产品,包括多种不间断电源供应技术,电源管理软件以及连接装置,都不会由于电源冲击、浪涌、陡降、电力不足和电力中断等问题而使受保护的重要信息资源遭受损失。

                                                                上海愈翼电气科技有限公司

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