關於UPS及其應用中幾個問題的討論(1)
關於UPS及其應用中幾個問題的討論
中國電源學會交流穩定電源專業委員會 王其英
A前言
乍一踏進UPS市場，其狀如雨後春筍，撥地而起，令人耳目一新，又有百花爭豔之勢。國外品牌的產品有瑞士的V-SPEED IM Sitepro。IMEL，義大利的SALICRO。Seil，法國的Merlin Gerin。 Socomec，丹麥的Silcon，西班牙的SALICRO，英國的ABB，荷蘭的Victron，芬蘭的Fiskar，德國的西門子，南非的MATLA， Missner，美國的Exide， APC， Best，Deltcc， Leibert， Fenton，日本的三菱、電精，還有山特，創力，山頓，希爾，臺達，PK ，冠軍，見福，宏銳，飛銳，Taifa， NIFE， GOMA……。國產UPS也呈蒸蒸日上之勢，如中華，東方，保護神，科華，寶星，恆電，熊貓……品牌繁多，產地各異，使觀者眼花繚亂，目不暇接。
實際上，品牌再多也都在傳統式（經典式）結構和三埠範圍之內。所謂傳統式結構模式如眾所周知的交流－直流－交流的兩次變換過程，而高頻機UPS因也沒脫出兩次變換的模式，因此，也應納入傳統式的範疇。有人稱三埠（線上互動式）為單變換，也有一定道理，其根據是省去了傳統的整流充電器，仔細想來又不太確切，因為作為雙向變換的逆變器在將直流變成交流時，其直流的來源是蓄電池，而蓄電池能量的補充是借用雙向變換器的整流橋，將交流市電變成直流為蓄電池充電，因此，雖然從結構上省去了傳統的整流充電器，但變換卻仍在進行，故嚴格地說，三埠也不是單變換。
總之，萬變不離其宗。從電路上講，兩次變換的過程是無法去掉的。各種品牌的差異也就移到其它方面，如電路元器件的選擇、脈寬調製頻率的制定，機械結構，智慧化程度，網路功能，可靠性高低，擴充的能力等等，因此，同是雨後春筍卻也有高低、粗細之分，同為園中百花卻也有良莠之別，這就是價格不同的根據，使用者不掌握這一點，一味地認為價格低就是效能價格比好，就很難選到合意的產品。比如從產品外表看，金屬外殼當然比塑膠外殼價貴，塑膠殼輕便美觀，但沒有遮蔽作用，而金屬殼除對干擾有遮蔽作用外，且有不老化不怕高溫的特點，但它比塑膠殼笨重；又如有的UPS有輸出隔離變壓器而有的就沒有，這又有了價格的差異，因為輸出變壓（指前者）不但可以變壓而且還具有緩衝和隔離的功能，這對要求在UPS輸入、輸出必須接地的場合變則用它不可。當然，那些無輸出隔離變壓器的產品一般都可作為選件另外賣給使用者，不過這樣以來，在價格上就缺乏競爭力了。和UPS形影不離的蓄電池又何嘗不是如此呢！品牌之多可與UPS比美。這二者的關係如何呢？往往有的使用者被UPS的“原裝”電池中的“原裝”所迷惑，實際上這裡的“原裝”二字係指隨UPS一起第一次配套的電池。蓄電池對UPS而言只有好壞之分，而不是非用某一牌子的產品不可，這一點在下面將詳細討論。
若想充分發揮UPS的功能，當然質量好的UPS和電池是基礎，但若用好UPS就必須瞭解一些基本的應用知識方能收到事半功倍的效果。下面就幾個問題進行討論。
雙路供電、漏電開關和引數穩壓器
一、雙路供電
一般UPS都有一個旁路（By-pass），在用單路市電供電時，可將圖一中的1，2兩點連線。也可將第二路市電接到By-pass上，但這種接法有一個弊端，即不論哪一路市電斷電都會造成UPS由電池供電。
眾所周知，逆變器在工作時要和市電同步（跟蹤），這裡所說的市電是By-pass上的市電。即逆變器永遠跟蹤By-pass。在雙路供電的情況下，例如第一路市電接在1端，第二路市電接在2端。當第一路市電異常時（如斷電），這時整流器失壓，逆變器只能從電池Btt中取能量繼續向負載供電，這是電池放電的第一種情況；當第二路市電斷電時，儘管這時第一路市電尚在，但由於逆變器失去了跟蹤目標，就認為市電停電，改由電池 供電。以上的電路連線方法對UPS工作不利。
理想的方法是：將兩路市電送往配電櫃，在配電櫃中進行切換，變換為用一路市電向UPS供電（這種切換是很容易的），這樣以來，情況就大不一樣了：只要有一路市電正常供電，UPS就不會動用電池的能量。
二 漏電開關
目前的傳統式UPS，一般在5KVA以上（有的從1KVA開始）就直接對輸入交流市電進行整流，在無功率因數補嘗的的情況下，就會在傳輸線中造成嚴重的諧波干擾，尤其用可控矽整流的情況下，干擾更甚，這是一般UPS的通病。漏電保護開關的動作原理是：在一個鐵芯上有兩個組：一個輸入電流繞組和一個輸出電流繞組，當無漏電時，輸入電流和輸出電流相等，在鐵芯上二磁通的向量和為零，就不會在第三個繞組上感應出電勢，否則第三繞組上就會感應電壓形成，經放大去推動執行機構，使開關跳閘。
在上述UPS前面加漏電保護開關，儘管UPS無漏電現象，但由於各次諧波在鐵芯中形成的磁通向量和由於鐵芯的磁滯作用而不能為零，於是就出現了類似漏電的假象，使漏電保護器頻繁跳閘。
由於上述整流器的這種諧波，對引數穩壓器和發電機尤其是這些裝置的容量與UPS相近時，會使UPS無法正常工作。一般取發電機的容量為UPS的2。5-3。0倍。V-SPEED IM Sitepro雖用12相整流器，發電機的容量也應在1。5倍以上。
下面就幾個在應用和選型時經常碰到的帶有普通性的問題進行討論。
B真正的UPS並聯冗餘
一、概述：
已往的UPS多用單機執行，或1KVA，或10KVA或100KVA等等，隨著包括計算機在內的電子裝置應用數量的增加和應用場合的重要，幾百KVA的容量已不能支援眾多的裝置用電，於是就提出了1KVA並聯的思想，並且取得了成功。早期的1KVA並聯是由一臺中心計算機進行控制的，並聯容量達到了3000KVA以上；後來有的製造商又推出了並聯櫃的產品，即幾臺UPS的輸出和有關資訊電訊號都送往一個外加的櫃子，UPS的並聯功能就在那裡完成，由並聯櫃送出的電能已是經過並聯後的產品了。開發早期的Leibert，現在的Exide等。
並聯櫃的方法不但投資大而且笨重，於是製造商在普通UPS中加了一些介面，平時可作一般UPS單機用，當需要時就加上這些介面板進行調整後就實現了並聯，如義大利的Seil Secon等。
在普通UPS中加並聯介面的思想不失為一舉兩得作法，但帶來了一些不便，比如六臺UPS並聯要六臺UPS中加裝並聯板，要到六臺UPS的面板上去觀察每臺UPS的狀態和引數，如修改某一同一引數時，要到六臺UPS上分別去作等等。因此，瑞士V-SPEED公司推出了IM系列並聯專用UPS（Sitepro P系列），又將UPS的並聯技術向前推進了一步。這樣以來。並聯的程式變非常簡單：只需把幾臺並聯UPS的輸出電纜連線到一起，訊號匯流排插頭插到每一臺UPS的相應位置就行了。由一個面板上可以看到所有並聯UPS每一臺的工作狀態，也可在一臺的面板控制它們中的每一臺，修改它們的引數等等，並聯專用UPS比通用UPS的優越性是很多的，容待後續。
