中、大型UPS选型参考知识

对于当前市场UPS的种类繁多、工作模式的多样性，应如何选择及配置理想的UPS提出了要求。在这里浅谈一下通信行业通信交换局（站）中、大型UPS选型的细节。选用UPS时，首先要确定其将选择的类型，然后在根据具体的技术参数指标来确定其产品。

1、正确选择UPS的类型

当前的UPS可分为以下几种：在线式、在线互动式、后备式、Delta变换型。

在线互动式的单机输出功率为0.7～ 20kVA，后备式单机输出功率为0.25～2kVA，且两种类型在市电供电正常时，逆变器均不投入工作，而是向用户提供经过简单处理的一般市电电源，供电质量差，输出功率小，只适用于要求不高的场合。此选型中不考虑。

1.1Delta变换型UPS

也称为双逆变电压补偿在线式，其单机输出功率为10～480kVA，它的原理是将交流稳压控制技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中，利用补偿变压器对不稳定的市电电压进行电压调整。

图1 市电电源供电正常

图2 市电电源供电不正常

（1）市电电源供电正常时（即市电电压波动范围小于380V±15%，市电频率波动范围小于50±3Hz），如图1所示，主供电通道上的STS1在导通状态，STS2在断开状态。当市电电压等于UPS的标称输出电压时，市电电源经补偿变压器（无需补偿）直接送到负载上，此时的电源未经过任何处理。当市电电压高于或低于UPS的标称输出电压时，补偿变压器在Delta变换器的调控下对市电电压进行降压或升压调节后送到负载上。

（2）市电电源供电不正常时（即市电电压波动范围超过380V±15%，市电频率波动范围小于50±3Hz），如图2所示，STS1与STS2在断开状态，蓄电池组放电，主变换器以逆变器的方式向负载提供纯净的正弦波逆变电源。

（3）当输出短路、输出过载、温升过高、主变换器或Delta变换器发出故障时，STS1关断，STS2导通，市电电源经过交流旁路通道给负载供电。

由此可以看出Delta变换型UPS在正常工作时市电电网的干扰非常容易地直接串入到用户负载端，对于市电电压过欠压、电压突变、频率漂移、谐波干扰等市电电网的污染没有实质性的改善。

1.2 在线式UPS

单机输出功率为0.7～1500 kVA。采用以微处理器、数字信号处理的调控技术使逆变器连续不断地向负载提供高质量的纯净正弦波电源。

图3 在线式UPS框图

（1）市电电源供电正常时（即市电电压波动范围小于380V±15%，市电频率波动范围小于50±3Hz），如图3所示，供电质量较差的普通市电电源经过滤波整流器变成直流稳压电源，然后再经过逆变器重新将直流电源变成纯正的高质量正弦波电源，由于采用了双变换型在线设计方案，可将市电电源中的干扰几乎都屏蔽掉，保证了向负载提供毫无干扰的纯洁正弦波电源。

（2）市电电源供电不正常时（即市电电压波动范围超过380V±15%，市电频率波动范围超过50±3Hz）、市电电源故障或市电供电中断，蓄电池组继续向逆变器提供直流电源，保证了逆变器不间断地向负载提供高质量的正弦波交流电源。

（3）当输出短路、输出过载、逆变器故障、整流器或逆变器中散热片温度过高时，如图3所示，市电电源将由交流旁路通道给负载提供普通市电电源。

由此可以看到无论是市电供电正常时，还是市电中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。

综上所述，针对于通信局（站）中要求较高的通信设备、敏感先进仪器设备、非线性负载建议使用在线式UPS。

2、UPS供电方式的选择

针对于通信局（站）所带负载的重要性，要求UPS供电系统无故障率。由于中型UPS电源的平均无故障工作时间为5～16万小时，大型UPS电源的平均无故障工作时间为24～40万小时，为确保UPS供电系统向负载提供万无一失的高质量的不间断逆变电源，建议用多机UPS冗余供电配置方案。分为热备份供电方式、直接并机冗余供电方式、双总线冗余供电方式。

（1）热备份供电方式（图4）：我们一般是选用两台具有相同容量的UPS，将UPS-2电源的逆变器输出端连接到UPS-1的交流旁路静态开关的输入端上，从UPS-1的输出端给负载供电。当市电正常时，由UPS-1的逆变器电源输送给负载，UPS-2处于空载运行状态；当UPS-1中的逆变器出现故障时，负载才由UPS-2的逆变器电源输送。

此种冗余供电方式的优点为对UPS单机的锁相同步跟踪控制技术要求不高（仅在两台UPS进行切换瞬间有所要求），热备份冗余供电系统构成容易、简单。缺点为长期空载运行的其中一台UPS的配套蓄电池寿命缩短；由于一台带全载，另一台空载，造成平均无故障时间下降；并要求单机具有带“阶跃性负载”的能力来保障主机出故障后能将全部负载立即加到空载运行的从机上。由于从机长期处于空载运行状态，一旦出现切换过程，负载量将由0突变至全部负载，内部电路及元器件由于大电流的冲击，易造成损坏，使UPS的不安全运行稳定性增高。

（2）直接并机冗余供电方式（图5）：即N+1型冗余并机系统。要求N台UPS的逆变电源必须具 有同相位、同频率、同输出电压幅值。技术要求高，但多台UPS共同均衡的给负载供电，如一台发生故障，会自动将有故障的UPS自动脱机，负载由其它的UPS共同均衡供电，提高了此种并机方式的性能，使平均无故障时间得到了提高，设备的运行更加的稳定。可靠性最高的就为1+1型直接并机供电系统。

（3）双总线冗余供电方式（图6）：是在N+1式直接并机系统上进行更加安全供电的方式，是由两套UPS供电系统组成，在一套供电系统全部坏掉时，负载由另一套供电系统来保障，大大加强了供电的安全性。但所需经济条件较高。

对于以上3种冗余供电方式，由于热备份方式安全性能不太高，双总线方式虽然安全稳定性最好，但经济因素较高，建议一般采用N+1型冗余供电方式，首选1+1型直接并联冗余供电系统。