关于UPS及其应用中几个问题的讨论

　　中国电源学会交流稳定电源委员会 王其英
A前言
　　
　　乍一踏进UPS市场，其状如雨后春笋，拨地而起，令人耳目一新，又有百花争艳之势。国外品牌的产品有瑞士的V-SPEED IM Sitepro.IMEL，意大利的SALICRO.Seil，法国的Merlin Gerin. Socomec,丹麦的Silcon,西班牙的SALICRO,英国的ABB,荷兰的Victron,芬兰的Fiskar,德国的西门子，南非的MATLA, Missner,美国的Exide, APC, Best,Deltcc, Leibert, Fenton,日本的三菱、电精，还有山特，创力，山顿，希尔，台达，PK ，,见福，宏锐，飞锐，Taifa, NIFE, GOMA……。国产UPS也呈蒸蒸日上之势，如中华，东方，保护神，科华，宝星，恒电，熊猫……品牌繁多，产地各异，使观者眼花缭乱，目不暇接。
　　
　　实际上，品牌再多也都在传统式(经典式)结构和三端口范围之内。所谓传统式结构模式如众所周知的交流－直流－交流的两次变换过程，而高频机UPS因也没脱出两次变换的模式，因此，也应纳入传统式的范畴。有人称三端口(在线互动式)为单变换，也有一定道理，其根据是省去了传统的整流充电器，仔细想来又不太确切，因为作为双向变换的逆变器在将直流变成交流时，其直流的来源是蓄电池，而蓄电池能量的补充是借用双向变换器的整流桥，将交流市电变成直流为蓄电池充电，因此，虽然从结构上省去了传统的整流充电器，但变换却仍在进行，故严格地说，三端口也不是单变换。
　　
　　总之，万变不离其宗。从电路上讲，两次变换的过程是无法去掉的。各种品牌的差异也就移到其它方面，如电路元器件的选择、脉宽调制频率的制定，机械结构，智能化程度，网络功能，可靠性高低，扩充的能力等等，因此，同是雨后春笋却也有高低、粗细之分，同为园中百花却也有良莠之别，这就是价格不同的根据，用户不掌握这一点，一味地认为价格低就是性能价格比好，就很难选到合意的产品。比如从产品外表看，金属外壳当然比塑料外壳价贵，塑料壳轻便美观，但没有屏蔽作用，而金属壳除对干扰有屏蔽作用外，且有不老化不怕高温的特点，但它比塑料壳笨重；又如有的UPS有输出隔离变压器而有的就没有，这又有了价格的差异，因为输出变压(指前者)不但可以变压而且还具有缓冲和隔离的功能，这对要求在UPS输入、输出必须接地的场合变则用它不可。当然，那些无输出隔离变压器的产品一般都可作为选件另外卖给用户，不过这样以来，在价格上就缺乏竞争力了。和UPS形影不离的蓄电池又何尝不是如此呢！品牌之多可与UPS比美。这二者的关系如何呢？往往有的用户被UPS的“原装”电池中的“原装”所迷惑，实际上这里的“原装”二字系指随UPS一起次配套的电池。蓄电池对UPS而言只有好坏之分，而不是非用某一牌子的产品不可，这一点在下面将详细讨论。
若想充分发挥UPS的功能，当然质量好的UPS和电池是基础，但若用好UPS就必须了解一些基本的应用知识方能收到事半功倍的效果。下面就几个问题进行讨论。
双路供电、漏电开关和参数稳压器

一、双路供电

　　一般UPS都有一个旁路(By-pass),在用单路市电供电时，可将图一中的1,2两点连接。也可将第二路市电接到By-pass上，但这种接法有一个弊端，即不论哪一路市电断电都会造成UPS由电池供电。
众所周知，逆变器在工作时要和市电同步(跟踪)，这里所说的市电是By-pass上的市电。即逆变器永远跟踪By-pass。在双路供电的情况下，例如路市电接在1端，第二路市电接在2端。当路市电异常时（如断电），这时整流器失压，逆变器只能从电池Btt中取能量继续向负载供电，这是电池放电的种情况；当第二路市电断电时，尽管这时路市电尚在，但由于逆变器失去了跟踪目标，就认为市电停电，改由电池 供电。以上的电路连接方法对UPS工作不利。
理想的方法是：将两路市电送往配电柜，在配电柜中进行切换，变换为用一路市电向UPS供电(这种切换是很容易的)，这样以来，情况就大不一样了：只要有一路市电正常供电，UPS就不会动用电池的能量。

二 漏电开关
　　
　　目前的传统式UPS，一般在5KVA以上(有的从1KVA开始)就直接对输入交流市电进行整流，在无功率因数补尝的的情况下，就会在传输线中造成严重的谐波干扰，尤其用可控硅整流的情况下，干扰更甚，这是一般UPS的通病。漏电保护开关的动作原理是：在一个铁芯上有两个组：一个输入电流绕组和一个输出电流绕组，当无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在第三个绕组上感应出电势，否则第三绕组上就会感应电压形成，经放大去推动执行机构，使开关跳闸。
在上述UPS前面加漏电保护开关，尽管UPS无漏电现象，但由于各次谐波在铁芯中形成的磁通矢量和由于铁芯的磁滞作用而不能为零，于是就出现了类似漏电的假象，使漏电保护器频繁跳闸。
由于上述整流器的这种谐波，对参数稳压器和发电机尤其是这些设备的容量与UPS相近时，会使UPS无法正常工作。一般取发电机的容量为UPS的2.5-3.0倍。V-SPEED IM Sitepro虽用12相整流器，发电机的容量也应在1.5倍以上。
下面就几个在应用和选型时经常碰到的带有普通性的问题进行讨论。
B真正的UPS并联冗余

一、概述：
　　
　　已往的UPS多用单机运行，或1KVA，或10KVA或100KVA等等，随着包括计算机在内的电子设备应用数量的增加和应用场合的重要，几百KVA的容量已不能支持众多的设备用电，于是就提出了1KVA并联的思想，并且取得了成功。早期的1KVA并联是由一台中心计算机进行控制的，并联容量达到了3000KVA以上；后来有的制造商又推出了并联柜的产品，即几台UPS的输出和有关信息电信号都送往一个外加的柜子，UPS的并联功能就在那里完成，由并联柜送出的电能已是经过并联后的产品了。开发早期的Leibert，现在的Exide等。
　　
　　并联柜的方法不但投资大而且笨重，于是制造商在普通UPS中加了一些接口，平时可作一般UPS单机用，当需要时就加上这些接口板进行调整后就实现了并联，如意大利的Seil Secon等。

　　在普通UPS中加并联接口的思想不失为一举两得作法，但带来了一些不便，比如六台UPS并联要六台UPS中加装并联板，要到六台UPS的面板上去观察每台UPS的状态和参数，如修改某一同一参数时，要到六台UPS上分别去作等等。因此，瑞士V-SPEED公司推出了IM系列并联专用UPS(Sitepro P系列)，又将UPS的并联技术向前推进了一步。这样以来。并联的程序变非常简单：只需把几台并联UPS的输出电缆连接到一起，信号总线插头插到每一台UPS的相应位置就行了。由一个面板上可以看到所有并联UPS每一台的工作状态，也可在一台的面板控制它们中的每一台，修改它们的参数等等，并联专用UPS比通用UPS的优越性是很多的，容待后续。