进步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，进步电源供电的可靠性，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: 

　　（一）主/从串联热备方式

　　图1 主/从串联热备方式

　　早期一般采用这种方式，它的特点是连接本钱较低，技术简单，双机冗余进步了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控制电路出现题目时，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．切换瞬时输出出现中断 

　　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，以保证输出无中断，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 输出中断时间。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中断间时，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的静态开关如出现题目，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，解决此题目。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。 

　　5．维修困难

　　当主机发生故障，切换到从机供电时，用户负载不能停机，无法封闭UPS进行维修。一旦从机出现故障，会造成整个供电系统中断。 

　　（二）低级式并联

　　图2 低级并联式

　　低级并联方式是几台（一般两台）UPS共用一组静态旁路开关，同时增加并联柜以平衡负载电流方式实现并联。 

　　由于一般UPS控制系统多为模拟反馈电路，其输出参数及特性随温度、元件参数及器件的老化而漂移，同时由于各UPS一致性较差，故这种类型的UPS无法直接并联。为了进步供电系统可靠性，需要将UPS并联使用时，为确保各并联UPS之间输出参量的一致性，达到同步运行的目的，要增加一个并联柜，即在原基础上增加一些检测环节。同时为达到并联UPS切换的一致性，必须将原有的各静态线路开关拆除，共用一组静态开关。这种并联方式固然比单台或串联热备份方式在可靠性等方面有较大的进步，但存在以下弱点: 

　　1．由于这种方式仅有一组静态开关，没有冗余备份，当静态开关本身出现题目时，整个供电系统就不能够正常输出，造成输出中断； 

　　2．当平衡检测环节（即并联柜）出现故障时，各UPS间有可能产生环流而造成逆变器烧毁；

　　3．当负载为非线性负载，尤其是波峰因数较差的计算机或电机等负载时，因各UPS内部反馈系统参量瞬间调整，彼比互相没有关联而造成UPS动态一致性较差，因此会短时出现很大的环流，有可能造成逆变器的烧毁。 

　　（三）高级并联方式

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　　图3 高级并联

　　此种方法无任何独立部件，全部并联冗余，实现了真正并联，且在此系统中无需任何额外附加并联柜，可靠性极高，是目前并联技术的发展趋势。由于采用冗余式并联，负载分配均匀，设备利用率很高。

　　高级并联工作方式，是由并联通讯板实现的，工作方式相当于计算机的并行工作原理。其中一台主机为导航UPS，假设为1#机。整个并联系统由导航UPS发出脉冲控制所有并联的UPS工作（最多可并联6台），这时各UPS相应器件相当于并联工作。当导航UPS（1#机）出现故障或未开机时，2#机自动升为导航机，控制其它UPS，在1#机恢复正常后，又由其进行控制。而当其它UPS出现故障时，自动退出。这种连接方式优点是所有UPS均由一台UPS控制信号所控制，这样既可保证各UPS间输出参量及动态特性完全一致，又彻底解决了低级并联不可避免的内部环流题目，以及静态旁路开通和跟踪一致性的题目。

　　由于这种并联通讯工作方式具有连接简单，可靠性高，动态性好等优点，已开始被广泛采用。但是此并联方法对UPS自身技术要求较高，有些UPS很难采用这种技术。

　　以上先容了UPS的技术性能，分析了UPS的可靠性，目的在于把握UPS的技术，更可靠地使用UPS电源，确保供电系统连续不中断地提供高质量的电源。​

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　　UPS电源技术性能及可靠性的研究

　　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。按其操纵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往控制自动切换开关，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 

　　（一）采用尽缘栅双极型晶体管（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，逆变器的效率进步，整机效率可达94%～96%； 

　　由于IGBT的开关频率在20 KHz～50KHz，明显进步了逆变器的性能，使输出电压谐波含量大为减少（