UPS及配套电池的特性和选用探索

贾国芳

【摘  要】近年来，市场经济的快速发展促进了各行业的进步，尤其是随着数字化信息技术的快速发展，UPS电池技术得到了广泛应用，为计算机系统供电的稳定性提供了重要支持，有效提高了人们的工作效率和工作质量。因此，本文针对UPS及配套电池的特性进行了简单的阐述，并进一步探索了UPS选用情况，针对UPS于电池配套计算进行了简单说明。

【关键词】UPS;配套电池;特性;选用

随着我国社会主义经济的快速发展，移动通信、金融、政府等领域，对于UPS的应用越来越广泛，UPS的优势比较显著的有连续供电和较强的稳定性。但是，实际在应用UPS的时候依然存在一些问题亟待解决，在应用UPS的时候如果出现故障，造成的后果是无法预料的，因此，对UPS配套电池的选用也要加强重视，尽可能确保运行安全有序。

一、UPS概述

UPS设备（Uninterruptable PowerSupply）也就是“不间断电源设备”，主要包含的模块有开关控制、逆变、储能和整流等，在出现电力中断的时候，可以确保维持负载供电的连续性。

二、UPS分类及适用范围

（一）电路结构分类

主要可以分为在线式UPS、互动式UPS以及后备式UPS三种类型。后备式UPS和互动式UPS结构基本相同，在进行供电的时候逆变器不会工作，而转到蓄电池供电的时候，会有4ms左右的逆变器转换延时时间，对于波形畸变和频率不稳的情况无法妥善处理，因此，在比较复杂或是大中行数据机房、交换机中就无法应用。

在线式UPS。交流输入正常的时候，会通过逆变和整流装置对负载贡献。如果交流输入异常的情况下，就会通过逆变器对负载供电。在线式UPS都是由逆变器向负载供电，可以将频率漂移、电压波动等电能质量问题有效隔离，实现真正的不间断供电、稳频供电和稳压供电。在线式UPS的应用范围比较广泛，比如电力、金融和通信等行业。

（二）常用产品分类

随着元器件市场的需求增大，在线式式UPS也逐渐出现了更多的类型，比如高频模块化UPS、高频塔式UPS、工频UPS等。其中，工频UPS、高频UPS比较典型的结构有两种。如图1、2所示。

图1  工频UPS结构图

图2 高频UPS結构图

从上述结构图中可以发现，工频机与高频机之间最大的差别就是采用的IGBT替代晶闸管整流。IGBT整流器的工作频率能够达到几百kHz。IGBT整流属于升压整流，整流后电压值约为800 V，还需要配置电池变化期，降低标配电池数量，实现电池放电和充电的作用。工频UPS经过这些年的发展技术越来越完善，运行经验数据稳定良好。高频UPS能够满足节能减排的理念，而且有更高的效率，是目前市场产品中的主流产品。

三、UPS及配套电池选用

（一）主要蓄电池种类

首先，铅酸蓄电池。目前发展最为成熟的电池就是铅酸蓄电池，优势就是价格低、安全性高、放电率高和结构简单。铅酸蓄电池采用的电解液是硫酸溶液。最早的铅酸蓄电池具有防爆和防酸的要求，需要定期加水维护成本较高。因为采用的是透明电池壳体，可以对电池内部情况及时观察，测量电解液密度、温度和电压也比较便捷，具有较高的可靠性，主要应用在工业领域。阀控式铅酸蓄电池目前在铁路、医疗和通信方面有非常广泛的应用，阀控式铅酸蓄电池主要分为两种：玻璃纤维吸附式和胶体式。其中，玻璃纤维吸附式就是把电解液吸附于玻璃纤维中;而胶体式就是将化学物质添加到电解液中，逐渐凝固形成胶体状电池。阀控式铅酸蓄电池比较突出的特点是密封型设计。通常情况下，电解液不会出现泄漏的情况，而且维护起来也比较方便，如果电池内压超过正常水平的时候，会自动开启安全阀，将气体释放出来，之后再自动封闭安全阀，避免外部空气进入电池内部，延长电池使用期限。

其次，锂电池。锂电池作为一种正极材料，采用的是非水电解质溶液。单一锂电子蓄电池的能量密度要远远高于铅酸电池，转换效果能够达到95%以上。相比较同容量的阀控式铅酸蓄电池来说，锂电池的重量轻60%，体积小30%左右。另外，锂电池的优势还在于原材料无污染、无记忆效应和自放电率低。但实际在应用锂电池的时候，相比较UPS后备电池存在的问题主要有热失控和技术路线沉淀不足等方面。比如，如果锂电池内部热量高于散热速率的时候，就可能引发电池爆炸或期货。还有就是生产成本相对较高，相比较铅酸蓄电池来说，锂电池还需要进一步完善。

（二）阀控式的选用

蓄电池容量单位是Ah，也就是电池放电至终止电压的电流乘积和经历的时间。其中，终止电压就是指在放电的时候，电池电压下降到不会产生损坏的最低工作值。实际在应用的时候，可以考虑将UPS逆变器低压警告电压匹配与电池终止电压结合起来。一般情况下，电池厂商的产品手册上，会对不同放电、终止电压时的恒电流放电数据和单体恒功率放电数据进行标标注。

在配置蓄电池容量的时候，因为受到UPS电池电压的制约，每组蓄电池的单体数量是固定的，如果UPS后备时间过长或是容量过大，就需要考虑到电池组并联组数不超过4组。选择UPS蓄电池不单单要考虑到电池的各项数据，但不同厂家设置的参数有一定的差异，需要针对不同的产品配置相对应的方案。因此，在开展设计工作的时候，就需要估算蓄电池配置，从而更科学的排布设备和核算电池占地面积。需要注意的是，如果蓄电池产品参数标识为单体电池放电功率时，如果选用的是12V电池，单体电池放电功率×6=单个电池放电功率。

四、结束语

总而言之，想要在当前越来越激烈的市场竞争中实现可持续健康发展，就必须要加强各方面的要求。本次研究主要是针对UPS价值、类型和选用范围进行了多角度的阐述，最终目的是为了充分发挥出UPS及配套电池价值和作用，确保各行业在应用UPS及配套电池的时候能够满足实际需求，降低生产成本，提高质量和效率，也为社会主义现代化建设贡献一份力量。

参考文献：

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[2]陈金龙.研究探讨不间断电源（UPS）的工作原理及其维护分析[J].西部广播电视.2017（10）.

[3]陈霞.浅谈UPS不间断电源的工作原理与维护[J].西部广播电视.2017（01）.

[4]葛莉.不间断电源（UPS）的工作原理及其维护分析[J].电子技术与软件工程.2015（24）.

（作者单位：中国铁塔股份有限公司济南市分公司）