开关电源与UPS革命

5 无逆变器UPS的另外两种方案
5.l 采用两组蓄电池及单管半波整流充电的UPS
采用两组蓄电池及单管半波整流充电的无逆变器uPs的电路，如图10及图11所示。其中图lO是单相电路，图1l是三相电路，它们的工作原理和工作方式与图4和图5相同，这里不再赘述。这种无逆变器UPS的特点，一是采用了两组蓄电池及单管半波整流充电，二是有两组输出，每组对应于一组蓄电池。两组输出A和B既可以单独使用，也可以同时使用。同时使用时就将单管半波整流，变成了单管全波整流，有利于提高市电输入功率因数。

5.2 采用直流旁路的无逆变器UPS电路
采用直流旁路的无逆变器UPS的电路，如图12和图13所示。其中图12是单相电路，图13是三相电路。它们的工作原理和工作方式与图4和图5相同，不再赘述。这种UPS的特点是采用了直流旁路。旁路的直流电压为+300 V，蓄电池的直流电压为+252 V。当由蓄电池供电切换到直流旁路供电时，先关断静态开关2的触发脉冲，然后再触发导通静态开关l，用旁路开关的直流电压大于蓄电池的直流电压使静态开关2关闭，如图14所示。这样将使切换控制电路更简单，省去了市电电压正半周的检测电路。

多台采用直流旁路无逆变器UPS的并联运行原理和工作过程与图9所示多台无逆变器UPS的并联运行相同，这罩不再赘述。其原理电路如图15所示。直流旁路的并联和直流UPS的并联，都变得极其简单和容易，两台UPS之间由于静态开关和静态开关2的存在，而不会出现环流。

6 取消逆变器的改革带来的好处
传统交流UPS，取消逆变器以后将会带来如下几个方面的好处。

1)简化了电路，提高了可靠性
――取消逆变器后，与之配套的相关电路也被取消了；
――输出电压频率、相位的检测和控制电路被取消了；
――为实现多机并联而采用的各种监控电路和锁相电路被取消了；
――隔离变压器被取消了。

2)降低了生产成本和研究费用 逆变器是UPS中应用元器件最多，对元器件要求最严，电路最复杂，调试最困难的部件，取消逆变器以后将使UPS的生产成本减少95％以上。

3)运行成本大大减少假设逆变器及其相关电路的功耗占UPS输出功率的10％，以1OO KVA在线式交流UPS连续24小时开机工作作为计算交流UPS等效使用量的计算单位，按照表l估算，全国在线式交流UPS的等效使用量为1843个如表1所列，据此计算全国每年用于交流UPS中逆变器的总功耗为
100 kVAl 84210％24 h365天
=1．6l108kWh
按工业用电每kWh为O．662元计算，则
O．6621．61108=l.07亿元

这一估算表明，全国每年至少要拿出1亿多元用在在线式交流UPS中的逆变器功耗上。如果再考虑到逆变器功耗转化成热量，为了降温还要付出空调与风机的用电费以及这些降温设备的折旧费和维护费，实际用去的费用还要多。

此外，蓄电池的备用时间，也会因逆变器的功耗而减少lO％左右．
4)电流峰值系数大于6：1 电流峰值系数，是衡量UPS承受非线性负载的能力，也代表了承受负载突变的能力，它定义为UPS输出电流峰值与有效值的比值。由于UPS取消了逆变器，在它的输出端有大容量的电解电容器及电阻极小的蓄电池，当负载突变时可以通过电容和蓄电池的放电来实现瞬间大电流输出，因此可以使峰值系数大大提高。
5)多机并联变得简单而容易
6)低污染 UPS最大的电污染源是逆变器．它工作在高压大功率高频开关状态，取消了逆变器将使UPS的污染减小到最低。
7)提高了经济效益与社会效益降低了生产成本和维护成本，减少了故障率，减少了体积重量，减少了功耗，使一般中小型工厂都能制造，一般中小型用户都能买得起，使UPS能更进一步推广应用，同时也节省了能源与原材料，因此具有较大的经济效益与社会效益。

7 结语
传统交流UPS，由于它的电路复杂，制造困难，价格昂贵而影响了它的进一步推广应用。为了消除这个障碍，必然会引发一场UPS革命。高频开关电源在计算机中的广泛应用，为这场革命创造了条件。荸命的中心目标是取消UPS中的逆变器，在交流UPS中取消逆变器町以得到巨大的经济效益和社会效益，可以使UPS的成本、体积、重量和功耗减少90％以上，成为可以使中小型工厂都能生产，成为中小型用户都能买得起UPS，用得起UPS，为UPS的进一步推广应用创造了条件。