UPS电源中蓄电池安装和日常维护

　　一般的使用者认为UPS电源只要正常工作就可以了，以为只要在使用UPS电源时，按照说明书的步骤去做就行。专业的技术工程师认为这种想法是不科学的，其UPS内部器件的安装维护也很重要,蓄电池是UPS的重要组成部分,正确的使用和维护UPS电源蓄电池，能够使UPS不间断电源发挥大的效能。延长UPS电源的使用寿命和大大减少UPS电源的故障。

　　一、尽量避免蓄电池过电压,过电流充电

　　过电压充电往往会造成蓄电池电解液所含的水被电解分离成氢气和氧气而逸出，从而使电池使用寿命缩短；过电流充电易造成电池内部的正负极板弯曲，使极板表面的活性物质脱落，造成电池可供使用容量下降，情况严重时会造成电池内部极板短路而损坏。

　　二、更换内阻过大活性下降的电池

　　(1)随着UPS电源使用时间的延长，总有部分电池的充放电特性会逐渐变坏，端电压明显下降，这种电池的性能不可能再依靠UPS电源内部的充电电路来解决，继续使用会存在隐患，应及时更换。

　　(2)由于蓄电池内阻增大，当用正常的充电电压对电池进行充电已不能使蓄电池恢复其充电特性时应及时更换。电池的内阻一般在10--30mn，如果电池的内阻超过200mn则将不足以维持UPS电源的正常运行，应必须更换。

　　三、避免新旧蓄电池混用

　　由于新电池的内阻都比较小，而旧电池的内阻都有不同程度的增大，当新旧电池混合在一起充电时，由于旧电池的内阻大，分压会相对偏大，容易造成过电压充电现象；而对于新电池，内阻较小，充电电压小但电流偏大，又容易造成过电流现象，所以在充放电过程中应避免新旧电池混用。

　　四、蓄电池的使用环境

　　电池的使用寿命与环境温度密切相关，电池处于较低温度时，蓄电池中的锌板容易粉化，失去蓄电性能，造成永久性损坏;温度过高时，电池的容量也会下降，情况严重时会造成永久性损坏。根据电池生产厂家的技术规范，电池的优秀使用温度是2~25℃，在该温度范围使用，可延长电池的使用寿命

　　五、蓄电池的连接

　　新的蓄电池组在使用前应进行72小时浮充充电使蓄电池内部电量均衡，方可进行测试或使用

　　容量不同、性能不同、生产厂家不同的蓄电池不可连接在一起使用

　　实际容量相同电压相同的蓄电池或蓄电池组方可并串联使用

　　蓄电池连接和引出请用合适的导线

　　连接时务必切断电源，否则会有触电甚至爆炸的危险

　　正负极不得接反或短路，否则会使蓄电池严重受损，甚至发生 紧密地连接好端子螺栓部分，防止火花产生;若接触面被氧化，可用苏打水清洗

　　总之，做好UPS蓄电池的维护工作，可以减少UPS的故障，提高系统运行的稳定性。通过对电池的维护可以提高电池的使用寿命。

　　UPS电源有既被动后备式、在线互动式和线上交错式三种类型，而每种类型的UPS的电源工作原理是不一样的，下面小编就来分别说一下。

　　被动后备式:又称为非在线式不间断电源（Off-Line UPS），它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电（Normal Mode），一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务（Battery Mode），直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。

　　在线互动式:在线式UPS（On-Line UPS）的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给“电感型负载”，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。

　　线上交错式:又称为线上互动式或在线互动式（Line-Interactive UPS），基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命。

　　一、UPS电源工作原理

　　UPS电源按输出波形可分为方波输出和正弦波输出两大类。按其操作方式可分为后备式和在线式。其中后备式UPS电源，在市电正常供电时，由市电直接向负载提供电源。当市电供电中断，蓄电池才对逆变器供电，并由UPS的逆变器对负载提供交流电源。即UPS电源的逆变器总是处于对负载提供后备供电状态。而对在线式的UPS电源来说，它平时是由交流电→整流→逆变器方式对负载提供交流电源，一旦市电中断时，UPS改由蓄电池→逆变器方式对负载提供电源。只有当蓄电池放电至终了电压时，由控制电路发出信号去控制自动切换开关，转换成由另一路交流旁路的市电供电。市电恢复供电后，UPS又重新切换到由逆变器对负载提供电源。因此，在线式UPS电源，在正常情况下，总是由UPS电源的逆变器对负载供电，这就避免了所有由市电电网带来的任何电源波动及干扰对负载供电所产生的影响。显然，它的供电质量明显优于后备式UPS电源。在线式可以实现对负载的稳压、稳频供电。然而，后备式UPS电源由于运行效率高，噪音低，价格相对便宜。

　　二、UPS采用的先进技术

　　1、采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，作为逆变功率器件。其主要特点如下:

　　大大降低逆变器换流损耗以及交流滤波器的损耗，因此，逆变器的效率提高，整机效率可达94%～96%；

　　由于IGBT的开关频率在20～50KHz，明显提高了逆变器的性能，使输出电压谐波含量大为减少(<1.5%)，动态响应更好；

　　IGBT用于电压控制器，驱动电路简单，同时它有正方形的开关安全工作区，并有高的峰值电流容量，使逆变器可靠性进一步增加；

　　由于IGBT逆变器的高频化，减小输出交流滤波器的尺寸，也相应减小了损耗，使整机体积小，噪音低；

　　高可靠，长寿命。

　　2、微处理器数字化控制

　　控制系统采用先进的计算机数字控制技术及模拟量计算机控制技术，即通过主/协结构完成系统控制。

　　系统由整流/充电器、逆变器、静态开关3个协处理器单元和一个模拟量计算机单元承担其所有的数据采集，模拟运算功能调整等工作，然后送到主处理器进行集中控制，综合处理，记录存档和显示最终处理信息。借助这种计算机高速数据处理技术，充分发挥其系统硬件和软件特点，提高UPS实时控制、保护和监测能力。

　　3、控制实施通道

　　目前UPS的硬件系统基本上是由整流器、逆变器、静态开关三大部分加上微机系统所组成，其数据采集是通过极为精确的霍尔器件，以及最新高速A/D转换器，将模拟信号转换成数字形式，最终纳入协处理器和主处理器通道。根据UPS功能和用户需要，这些信号将用来实现UPS控制，调整，监测和保护之目的。

　　分布在UPS三大部分的霍尔传感器采集两类信号:开关信号——主要反应各部件开关操作，保险开关操作，热继电器等的工作状态；模拟信号——反映输入、输出、电压、电流、频率以及充电电压、电流等参数。

　　4、高速数据处理结构

　　UPS控制系统中，采用计算机高速数据处理的主/协结构，增加数据采样点及数字控制诊断软件，高速A/D、D/A转换设计。UPS运行异常往往反映在各主要波形异变上，因此，对于各点取样的模拟信息必须先进行A/D转换，驱动执行机构完成最终控制。

　　5、控制和诊断软件

　　控制软件实现各类信号的采集，处理运行状态的自动监测、调整以及管理功能。

　　诊断软件是故障诊断的专家系统。UPS出现异常后，该系统能迅速对故障进行诊断，推理，判明故障部件，通过显示器(或灯光，声音)报告给使用者，以便维修。同时自动记录信息，生成信息档案。

　　6、电池自动测试与维护系统

　　蓄电池是UPS的贮能装置。由于电池故障引起UPS系统故障的比例较高，所以对蓄电池的测试及故障诊断，显得尤为重要。电池测试维护软件定期自动检测电池性能参数，为使电池处于良好的工作状态，每隔一定周期中断UPS交流输入，使电池组带载放电，激活惰性，保持电池组原有容量。在电池放电时，自动检测电池后备容量和电压，显示屏显示检测参数，当电池组容量下降10%时，自动结束测试，以免过放电。若测得电池电压高于或等于最佳值时，则显示“电池正常”；反之，则显示“电池故障”，并有声、光报警，后备时间可能减少。

　　三、提高UPS可靠性的几种方法

　　通常用两台或两台以上的单机，构成双机或多机UPS系统，提高电源供电的可靠性，使在单台UPS发生故障的同时，不会发生UPS中断供电的情况。下面几种连接方式，是目前常见的几种:

　　1、主/从串联热备方式(见图1)

　　图1 主/从串联热备方式

　　早期一般采用这种方式，它的特点是连接成本较低，技术简单，双机冗余提高了UPS电源供电系统的可靠性，但存在一些弱点:

　　（1）UPS本身发生故障时，可能无法切换而造成输出中断。

　　当UPS内部电源板或电源模块发生故障时，UPS会立即停止工作，输出中断。此时，UPS也不可能再从静态开关转向旁路。这种情况发生在主UPS机上，这时既使UPS是好的也无济于事，整个计算机系统的供电将被中断。

　　当UPS控制电路出现问题时，逆变器烧毁瞬时(此时不满足切换条件)及一些其它原因，也可能会出现静态开关打不开而造成中断。

　　（2）切换瞬时输出出现间断。

　　UPS为保证输出波形连续，采用先合后断技术，即旁路通过静态开关与逆变器输出有一叠加过程，以保证输出无间断，但这两路电压必须满足频率，相位，电压幅值完全一致，否则，将有可能造成切换过程中输出的不连续。

　　频率正常的情况下，主UPS的负载一般为感性负载。从UPS为空载，而在电网频率偏离UPS跟踪频率范围时，UPS将启动自身晶体振荡器，由于两台UPS为独立系统，无法进行“锁相”跟踪，如在此时发生切换过程，输出波形将会有更大 输出间断时间。特别在主UPS逆变器发生故障，强行切换时，由于无法进行正常跟踪，将有可能出现较大的间断间时，甚至切换失败。

　　（3）在供电系统中，增加了两个公共故障点。

　　一旦主UPS静态开关出现故障，此时又要求切换则会造成负载供电中断。发生过载时，主/从UPS将依次转旁路，这时UPS的静态开关如出现问题，也将造成输出中断。

　　（4）设备使用效率低。

　　在整个供电过程中，始终有一台UPS长期闲置不用，使用效率低，并且备份UPS的电池长期处于浮充状态下，电池无法放电，电池寿命大大缩短。可以增加一个主、从转换装置，定期将主机与从机进行转换，对主从机的电池轮流充放电，解决此问题。但是在主从转换过程中，从机处于空载运行状态，一旦出现切换过程，负载量将从0突变到100%，整流器和逆变器将受到大电流冲击，易于损坏，影响正常输出，甚至断电。