如何选择适合的UPS应用产品？

1.UPS的选型原则

为适应现代通信电源工程技术标准的发展要求，UPS/逆变器选型应遵循以下基本原则。

1）应用场合

当电源中断需要立即提供电力以维持设备正常运行，或电源品质不稳定，需要提供稳定、纯净的电源时，考虑选用UPS/逆变器。

2）安规认证

对于UPS/逆变器的选型，在选型阶段应该考虑到UPS的安规认证，以适应公司产品的全球化发展趋势。要满足当地安规标准，一般为各国广泛接受的安规认证类型有UL（北美）、CSA（加拿大）、TUV（德国）、CE（欧盟）等，我国采用3C标准。

3）EMC要求

由于需要限制电源设备对于电网的影响，现阶段世界各国正在强行推行设备的EMC要求，对UPS也不例外，一般要求UPS/逆变器也应通过相应的认证。

4）输出容量

应根据所用设备的负荷量统计值来选择所需的UPS/逆变器输出容量（k·VA值）。为确保UPS系统的高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，推荐参数是：用户的负荷量占UPS输出容量的90%为宜，但不能超过标称值。

注意：UPS/逆变器输出容量包括有功（W）和无功两部分（var），总体上体现为视在功率（V·A），三者成三角关系。一般要求有功功率小于UPS输出有功功率，UPS/逆变器输出有功功率一般在厂家资料中可以查到。若查不到，则可用UPS/逆变器输出容量乘以输出功率因数得到。

5）输入电压

世界上各国电网电压主要分为LV（低压）系列和HV（高压）系列。一般而言，LV系列包括100/110/120/127等4个等级，可接受的最高输入电压为140 V/AC；HV系列包括208/220/230/240等4个等级，可接受的最高输入电压为276 V/AC。

6）输入频率

输入电压频率分为50 Hz和60 Hz两种，无论是LV系列还是HV系列都有使用。根据以上输入电压和频率的分类，选用UPS时需要针对产品销售区域的电网特征进行判别。

7）输出功率因数

输出功率因数代表适应不同性质负载的能力。UPS工作时不仅向负载提供有功功率，同时还提供无功功率（对于容性负载或感性负载）。当电路中接有开关电源等整流滤波型非线性负载时，还需要考虑电流THD（Total Harmonic Distortion，总谐波失真）的影响。一般认为，带容性负载（开关电源等）时，UPS输出功率因数在0.6～0.8为宜；带感性负载（风扇、电灯等）时，UPS/逆变器输出功率因数在0.3左右为宜。

因此，在UPS/逆变器选型时，应考虑到负载功率因数问题。

8）油机适应能力

由于发电机输出波形差，某些UPS在作为发电机的负载时跟踪能力不足。在停电较长的地区，如果发电机经常作为电网的后备，则需要选择对油机适应能力强的UPS。

9）输入/输出插头/插座

世界各国电源插头/插座差异很大，而且标准和规定各式各样，因此在选用UPS时需要针对各地情况进行判断，选择符合销售区域要求的UPS/逆变器。关于插头/插座的选型可参考《国际化电源插头/插座系统选型指导书》。

10）智能管理和通信功能

用户需要在计算机网络终端上实时监控UPS的运行参数（如输入、输出的电压、电流和频率，UPS电池组的充电、放电和电压值显示，UPS的输出功率及有关的故障、报警信息）时，可以选用提供RS-232、DB9、RS-485等通信接口的UPS。对于要求能执行计算机网控管理功能的用户，还可配置简单的网络管理协议（Single Network Management Protocol，SNMP）卡配套运行。

11）市场定位

在产品初期对UPS/逆变器选型时，一定要明确产品的市场定位，不局限于当前的市场需求进行选型，以方便将来其他产品选用UPS/逆变器。

12）性价比

综合考虑性价比因素，选用具有高稳定性和高可靠性的UPS/逆变器。

2.电池配置方法

阀控式密封铅酸蓄电池的容量应根据式（6-4）计算确定。

由此，推出备电时间计算公式为

25 °C时，公式简化为

T=C×Vf×K1/(W×1.25)

式中 C——蓄电池容量（A·h）；

W——负载功率（W）；

T——备电时间（h）；

TTEMP——环境温度（°C）；

Vf——放电终止电压（V），（12 V系统一般取10.8 V，如48 V系统一般取49.2 V，72 V系统一般取66.8 V）；

K1——蓄电池效率：

T＜3 h，K1=0.5～0.63；

1 h＜T＜5 h，K1=0.75～0.8；(www.xing528.com)

5 h＜T＜10 h，K1=0.85～0.9；

T＞10 h，K1=1。

K2——温度系数：

放电电流I＜0.1C，K2=0.006；

放电电流0.1C＜I＜0.5C，K2=0.008；

放电电流I＞0.5C，K2=0.01。

例如，在220 V/AC、0.5 A电源下工作时，设备需求功率为220×0.5＝110 W，此时UPS效率为0.65，电池输出功率为110/0.65＝169（W），26 A·h电池备电时间计算如下：

新电池：T=C×Vf×K1/ W=（26×64.8×1/169）=10（h）；

旧电池：T=C×Vf×K1/（W×1.25）=（26×64.8×1/169×1.25）=8（h）。

该时间为电池寿命终止时（容量下降至80%）的备电时间，一般选型计算应以此为准。

3.选型项目

（1）UPS不仅可以使供电不间断，而且可以净化市电，在对电网要求高而当地电能质量又不高的情况下，可以考虑选用UPS。

（2）UPS/逆变器多用于海外项目，选型时要明确当地电压情况，比如，110 V/AC或220 V/AC。

（3）长延时机的外挂电池在不同国家有特殊需求，要调查明确，比如，有俄罗斯入网证的电池暂时只有阳光和光宇两种。

（4）UPS/逆变器能提供的容量有有功功率（W）和总功率（V·A）的限制，选择容量时，要对有功功率进行核算。有功功率小于总功率，一般可粗略估算如下：

有功功率＝（0.6～0.8）×总功率

（5）UPS有标机和长延时机之分，应充分考虑用户的重要程度，选择不同延时机型。标机一般延时7～15 min，长延时机理论上讲可以无限延时，延时长短由外挂电池多少决定，受成本和空间限制，通常有1 h、2 h、4 h、8 h等几种。

（6）类型选择时，应根据设备要求选择在线式、在线互动式或是离线式UPS。

① 在线式UPS输出正弦波，逆变器主供电，掉电转电池供电，没有中断时间，对市电进行完全净化。

② 在线互动式UPS的充电器与逆变器合为一体，没有整流环节，输出电压分段调整，工作在后备方式。

③ 离线式UPS多为准方波输出，对市电没有净化功能，逆变器为后备工作方式，掉电转逆变工作，有时间间隔。

对于一个由多台计算机和若干服务器组成的中小网络，或者对多个工作站采用集中供电保护方式、数据中心和关键性设备需要24 h不间断获取恒定高质量电源的应用，推荐选用在线式UPS。家庭办公或工作站宜采用分散供电保护方式，推荐采用离线式或在线互动式UPS。另外，还需要根据自身设备的要求，对短时间型或长延时型UPS做出选择，对用户要求高的地方应该选择在线式。

通信设备要求符合邮电系统的输入/输出特性要求，选用的UPS必须符合通信交直流供电体制，不能影响其他通信设备的运行。

（7）感性负载一般不推荐使用UPS/逆变器，带感性负载时，UPS/逆变器输出功率因数在0.3左右为宜。

（8）选用UPS/逆变器时应确定是否需要冗余方案。

（9）在产品初期UPS/逆变器选型时，一定要明确产品的市场定位，不局限于当前的市场需求进行选型，以方便将来其他产品选用UPS/逆变器。

（10）容量选择：UPS/逆变器一般按标称额定功率90%的负载设计负载能力。

4.UPS/逆变器使用环境

UPS/逆变器一般要求使用条件为海拔高度在3 000 m以下，环境温度0～+40 °C，相对湿度≤95%（25 °C，无凝结），工作环境无剧烈振动、冲击、无导电爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的气体和蒸气。

UPS使用的温度条件实际上很大程度取决于蓄电池，无论UPS的充电器是否具有充电温度补偿功能，都必须将UPS用的蓄电池置于温度范围合适的环境。

过低的环境温度会造成蓄电池的放电容量下降。当温度超过25 °C时，会造成蓄电池的使用寿命缩短，使用时需注意。

对于使用环境超过上述条件，或有在室外使用的情况，可以联系生产厂商进行特殊处理，通过模拟和实际环境试验后，亦可选用。

5.UPS冗余备份的应用

对供电质量要求很高的计算中心、网管中心，为确保对负载供电的万无一失，可以采用如下几种比较典型的冗余供电系统。

1）主机-从机型“热备份”冗余供电系统

主机-从机型“热备份”冗余供电系统如图6-25所示。其结构形式是将主机UPS的交流旁路连接到从机UPS的逆变器电源输出端，万一主机UPS出故障，可改由从机UPS带载。这种冗余工作方式没有“扩容”功能，还可能出现主机向从机切换时4 ms的供电中断，所以应用范围有限。

图6-25　主机-从机型“热备份”冗余供电系统

2）“1+1”型直接并机冗余供电系统

“1+1”型直接并机冗余供电系统是通过将两台具有相同功率的UPS的输出置于同幅度、同相位和同频率的状态而直接并联起来。正常工作时，由两台UPS各承担1/2的负载电流，其中一台UPS出现故障时，由剩下的一台UPS来承担全部负载。这种并机系统的平均故障工作时间（MTBF）是单机UPS的7～8倍，从而大大提高了系统的可靠性。

3）“N+1”型直接并联冗余供电系统

对于某些型号的UPS，可以将多台UPS以“N+1”冗余方式直接并机工作。正常工作时，N+1台UPS同时提供负载电流，当其中一台出现故障时，由剩下的N台UPS承担全部负载。因此，N+1冗余供电系统能承受的总负载为N台UPS容量之和。

在实际的通信电源工程建设过程中，随着多机并机系统中的N数值增大，并机系统的MTBF值会逐渐下降。因此，在条件允许时，应尽可能减少多机并机系统中的UPS单机的数量。