电源：UPS的性能分类与标准化UPS系统结构

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0 引言

不间断电源设备(UPS)是一种电子电源系统，其基本功能是当市电电源发生故障时，不间断地为用户设备提供符合规定的交流电源。当市电电源停电时，UPS将转换为由蓄电池供电的工作方式，在规定时间内向用户设备供电。当市电电源较长时间停电时，UPS需要由备用发电机组供电，继续不间断地为负载供电。此外，在市电正常的情况下，UPS将市电电源进行适当的变换和调节，从而抑制市电电源的各种干扰;为负载提供高质量的交流电源。因此，UPS还具有改善市电质量的功能。

UPS的负载是被视为关键性的或重点保护的设备。这些关键性负载包括数据处理、计算机和通信系统之类的设备等等。 为满足不同类型的负载对供电连续性和供电质量要求，现已开发出功率范围从不足百瓦至数兆瓦的各种型式的静态UPS。

静态UPS主要有三种典型的电路结构，长期以来被称为：在线UPS (on line UPS)、离线UPS(off line UPS)和在线互动UPS(line interactive UPS)。但是，这些UPS名称对其工作原理的表述是不准确的，很容易引起混淆。为了避免混淆，国际标准IEC62040-3 重新规定了UPS新的名称：双变换UPS (double conversion UPS)、冷备用UPS(passive standby UPS)、市电交互UPS(line interactive UPS)。

“离线UPS(off line UPS)”，其本来的含义是：逆变器在正常情况下，不向负载供电，而是由市电电源向负载供电。只有当市电交流输入电压超出允差时，逆变器才向负载供电。然而，术语“离线(off-line)”也有“不在市电电源上(not-on-the-mains)”之意，即正常情况下市电不向负载供电。而实际上，在正常情况下，负载是由市电电源供电的。为了防止这种定义的混淆，IEC62040-3明确提出，不使用“离线UPS(off line UPS)”这一术语，而使用“冷备用UPS(passive standby UPS)”术语。

“在线UPS(on line UPS)”，意思是不论市电交流输入电源情况如何，负载始终由逆变器供电。但是，术语“在线(on-line)”也可以理解为在市电电源上(on-the-mains)，即负载由市电供电(这与实际情况相反)。为了防止定义的混淆，IEC62040-3明确提出，应避免使用 “在线UPS”这一术语，而只使用“双变换UPS”术语。

在线互动UPS(line interactive UPS)的汉语名称与英语名称不符，因为line 不是on line ，所以不是“在线”。实际上line 是指市电(the mains)。因此，“line interactive UPS” 应译为“与市电交互UPS”，或“与市电互动UPS” 。

此外，由于双变换UPS (double conversion UPS)(即老名称“在线UPS”)被公认为实际性能最好的UPS 系统。在市场竞争中，出现了一些奇怪UPS的名称，例如，“准在线UPS(quasi online ups)”、“半在线UPS(semi　online ups)”、“真在线UPS(true online ups)”、“在线均分技术(online-sharing technology)”等等。相关UPS厂家提出这些UPS名称的目的是试图让用户相信其UPS产品是双变换UPS。实际上，这些产品并不是双变换UPS，不能提供用户所希望的性能和可靠性。

针对这种情况，IEC62040-3 除了废除不科学、不适当的老的UPS名称、规定了新的UPS名称外，还提出了UPS 按性能分类的方法。这个分类方法基于UPS输出电压和输出频率与UPS 输入电源的参数的关系，提出了UPS 性能分类代码。按性能分类的目的是提供一个共同的基础，使用户可以在相同条件下，对额定功率相近的不同厂家的UPS产品进行比较。

符合IEC62040-3国际标准的UPS将由厂家按规定进行性能分类代码的标识。用户一般应避免采用未标识性能分类代码的UPS产品。

我国国标GB7260 已等效采用IEC62040-3国际标准，今后国产UPS 产品也应标识UPS 性能分类代码。在进行UPS 选型时应注意选用已标识UPS 性能分类代码的UPS。

本文阐述IEC62040-3(和GB7260)规定的UPS 的性能分类方法和标准化的UPS 系统结构。并介绍高可用度的并联冗余UPS 和分布冗余UPS。

1 UPS 性能分类代码

UPS 性能分类代码由三部分组成。(例如 VFI-SS-123 ，这是分类代码的一个例子)

最前面的三个字符规定在正常工作方式下的电源质量。表示UPS输出电压和频率与交流输入电源(市电)电压和频率的关系。

中间的两个字符规定在正常工作方式(包括暂时的静态旁路工作)和储能方式下的输出电压波形。表示是正弦波或非正弦波。

最后三个字符规定在不同条件下UPS瞬态输出电压性能。