直流UPS系统研究

宋刚

摘  要：随着自动化程度不断提升，自动化设备的供电可靠性同样需要进一步提升并引起重视。特别是断电后设备的复位，信息的追踪等尤为关键，此时不间断供电电源可以满足客户现场的需求;但是由于输入电压的不同，分为交流UPS和直流UPS，文章重点介绍了直流UPS的特点。

关键词：交流UPS;直流UPS;MTBF

中图分类号：TN86         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）14-0065-02

Abstract： With the continuous improvement of the degree of automation， the power supply reliability of automation equipment also needs to be further improved and attracted attention. Especially after the power outage， the reset of the equipment and the tracking of the information are particularly crucial. At this time， the uninterruptible power supply can meet the needs of the customer site. However， due to the different input voltage， it is divided into AC UPS and DC UPS. This paper mainly introduces the characteristics of DC UPS.

Keywords： AC UPS; DC UPS; MTBF

引言

UPS即Uninterruptible Power Supply，不間断供电的电源。对于精确控制系统来说，是不希望供电系统出现突然失电。例如：汽车生产线的机器人操作平台，如果控制系统的PLC系统突然失电，生产线的机器人需要手动复位，显然有悖于智能化发展。因此不间断电源对于重要负载来说至关重要。

UPS从供电的类型上看可分为交流UPS和直流UPS。交流UPS又可以分为双变换型（double conversion ups），冷备用型（passive standby ups）和市电交互型（line interactive ups）[1]。目前市面上传统的交流UPS应用仍然占90%以上，直流UPS的应用还不到10%[2]。下面文章将介绍直流UPS系统，从功能，可靠性等方面打消用户得疑虑。

1 直流UPS和交流UPS的对比

1.1 基本构成

交流UPS系统由交流UPS+铅酸电池构成，一般为机架式安装。如图1左所示。直流UPS系统由交流转直流的开关电源+直流UPS+铅酸电池构成，一般为导轨式安装，见图1右所示。

1.2 功率计算及选型

方案二：

采用直流UPS+普通铅酸电池根据选型手册[4]，得出5A的直流UPS+3.4AH的铅酸电池。

1.3 可靠性分析

MTBF（mean time between failure）平均故障间隔时间，是衡量一个产品可靠性的指标。其倒数可以理解为该产品的故障率。根据产品手册提供参数进行对比如表1。

从电路的设计的角度分析：

（1）交流UPS一般会包含整流、滤波、逆变滤波等电路，为了减少谐波还会引入功率因数校正等电路，控制较为复杂，见图4。

（2）直流UPS一般会包含滤波、升压等电路，相对简单可靠，见图5。

1.4 基本参数

交流UPS输入电压为230VAC，而直流UPS输入电压为24VDC，按照IEC60950标准规定，230VAC供电的耐压等级最小为1500VAC，而对于24VDC供电的耐压等级为500VAC或者不需要测试[5]。当需要对现有产品进行扩容时，由于交流电具有相位，故实现并联以达到扩容的目的较为复杂;而直流电不存在相位问题，可以直接并联以达到扩容的目的，实现较为简单。

2 结束语

交流UPS和直流UPS的对比如下[6]：但是从负载侧考虑，直流UPS存在自身的缺陷，即只能给24VDC供电的设备提供备用，对于其他的供电电压的负载类型无能为力。综上所述，直流UPS在各方面的优势比较明显，工业系统中关键负载为24VDC供电时，建议使用直流UPS的方案。

参考文献：

[1]IEC62040-3-2011.不间断电源系统（UPS）.第3部分：规定性能的方法和试验要求[S].

[2]李笃安.直流UPS比交流UPS供电更可靠[J].轨道交通，2016（07）.

[3]MeanWell product-2015产品手册[Z].

[4]菲尼克斯电源和UPS产品手册[Z].

[5]IEC60950-1-2005 Information technology equipment Safety-part1[S].

[6]翟佑华.直流电源代替UPS电源和交流电源的优点及方法[J].电器和电气设备，2001（12）.