UPS的电路结构及性能特点

二、 四种电路结构UPS的性能特点
　　四种结构形式的UPS并存，这是目前UPS技术和市场的现实，这种现象是在对UPS使用要求不断提高和UPS技术不断进步的过程中形成的，如果从技术先进性、主要性能指标（对电网的适应能力，输出能力和可靠性）的优劣、输出功率等级、生产成本、不同的使用场合等方面做一下综合性的比较，可以肯定，虽然这四种类型的UPS将并存下去，但必然会在使用过程中不断改进技术，提高性能，当然，优胜劣汰也是在所难免的。
　　但是，由于UPS功能概念发生了变化,对UPS硬件技术提出更高的要求,这种要求可用实用、可靠四个字来概括，换句话说，目前的UPS的各种性能指标，虽然基本上可以满足作用者的要求，但还有很多局限性和不足之处。
UPS做为一级供电设备，在性能指标方面，应该满足哪些供电设备（使用者）的要求，应该对负载做出什么样的承诺呢，就目前情况看，这个问题既明确，似乎是不言而喻的事，但又存在着对使用者的误导现象，造成在评价一台UPS性能优劣时的好坏不分、良莠不齐的现象。
下面的几种倾向和观点是值得研制生产者和使用者注意的：
1、 不应该过分追求对常规指标的高标准要求
所谓常规指标，是指诸如输出电压稳定精度、失真度、频率稳定精度、相差（三相）、电压平衡度（三相）、转换时间（后备式UPS以及在线式向旁路转换）、动态响应等，这些指标代表了UPS输出电压的质量。事实上，当前各品牌的UPS在这些指标方面都已达到了很高的标准，对满足负载的要求来说，已绰绰有余，是否可以这样说，这些常规指标是供电设备输电电压指标性能必须具备但并不苛刻的条件，可是令人担心的是，当前一些UPS厂家多以这些指标的高标准做为自己品牌的UPS的质量标志，而用户也常常以这些规格指标的优劣做为评价和决定是否选购的条件。

2、 不应该轻视甚至忽视对UPS输出能力和可靠性的考察
UPS做为一级供电设备，首先要求它在复杂的电网环境下能正常投入运行，并且不对电网造成干扰和破坏；二是要全面的改善电网质量；三是要考察它的输出能力和可靠性。特别是第一点和第三点，当前的UPS还有很多不足之处。对于电网环境，输入电压可变范围不够，（例如±15%）不能适应我国电网电压
变动幅度较大的实际情况，UPS输入功率因数低（例如0.8左右），输入电流谐波大（≥10%），对电网电压有干扰和破坏作用，至于输出能力，存在的局限更明显，与真正的电网供电能力相比要差得多，例如对特殊负载，诸如强容性负载，强感性负载，非周期性冲击负载，周期性冲击负载，负载故障乃至人为误操作故障所造成的对UPS输出的破坏性威胁。如果直接用电网供电，电网容量以及配电部件（变压器、开关、保险等）是可以承受的。而用UPS供电则没有把握，事实上，UPS往往是在启动过程和上述特殊负载和故障中损坏的。在使用中，使用者要用前级附加交流稳压设备解决UPS（特别是大功率UPS）允许电网电压变化范围不够大的问题，至于输入功率因数低和谐波电流大，只能无可奈何的任其存在了。在输出能力方面，UPS厂家对负载提出了种种限制，例如输出电流峰值系数（一般不能超过3:1）、非周期性冲击负载（增加UPS配电容量）、负载功率因数（一般在0.8左右，使UPS标定的KVA≠KW）
等，同真实的电网相比，这些限制是不应该有的，这些限制反映了UPS输入输出能力的局限性，应该说，输出能力和可靠性才是UPS硬件技术最关键的指标。
3、 关于转换时间的问题
厂家的宣传和媒介的误导，使用户错认为在线式UPS没有转换时间，没有转换时间的UPS的性能就高人一等。这是一种偏见，请看下面两个事实：

第一：后备式UPS只在市电掉电一种情况下存在转换时间，而在线式UPS不仅在逆变器故障时存在逆变====旁路的转换时间，由于逆变器输出能力有局限，当负载故障、过载和启动时（存在冲击电流）也存在向旁路的转换时间。
第二：当负载输入端存在整流滤波电路（例如计算机）时，负载输入电流只在正弦波电压峰值时存在，电流脉冲宽度只有3-4ms（与负载量及电路参数有关），也就是说, 每10ms期间，就有6-7ms是断电的，每秒钟要断电100次，从这个意义上看，不间断电源是不存在的，或者说是不必要的。问题在于UPS转换时间的大小，一般计算机输入整流滤波电路的贮能可维持负载供电的时间为几十毫秒。而目前后备式UPS的转换时间都能控制在4ms以下，对负载基本上不造成任何影响。
4、 关于UPS的输入功率因数和输入电流谐波
　 双逆变在线式UPS，其AC/DC逆变器多为整流滤波电路，它的输入功率因数低，一般只在0.8左右，输入电流谐波大，可达30%，加专门滤波措施后，也仅能降到10%。输入功率因数低，意味着输入无功功率大，输入谐波电流则干扰破坏电网，特别是三相大功率UPS。这两项指标的危害很大，形成所谓的电力公害，使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热、加速绝缘老化；引起异步电动机转矩降低，振动加剧，噪声增大；引起继电器和自动装置误动作；高次谐波对通讯线路、测量仪器产生辐射干扰；影响电能计量的精度等。所以，UPS的输入功率因数和输入谐波电流应被视为重要性能指标之一，应该把输入功率因数>0.95，输入电流谐波5%，做为判定UPS性能指标是否合格的标准之一。 5、 关于UPS的频率稳定度
　　UPS的输出的常规指标中有频率稳定精度一项，特别是双逆变在线式UPS，把此指标标定为±1%(甚至是0.1)，但这只是在市电掉电后由电池供电时的情况，UPS万分之九十九的时间是在有市电的情况下运行时，此时UPS无频率稳定可言。在线式UPS为防止由逆变器转旁路时因逆变器输出短路而损坏，在正常运行时，要求逆变器工作频率和相位都是要跟踪输入电网电压的，所以标识UPS频率稳定的高指标是没有意义的，况且，一般电子设备在输入电源频变化范围为±3%时丝毫不影响其正常工作。
6、 关于效率与可靠性
UPS的工作效率高时，意味着节省电能，是绿色电源的标识之一。但还应该注意到效率与可靠性是密切相关的，效率高意味着电路技术先进，元器件选用得好，意味着功率器件功率损耗小，功率强度小，温度低，这必然会增强元器件乃至整机的寿命和可靠性。
7、 输出能力与可靠性
输出功率因数、输出电流波峰系数、输出过载能力、输出不平衡负载的能力等指标，直接反映了UPS的输出能力，对这些指标的限制，说明了UPS输出能力的局限性和脆弱的一面，尽管在配置UPS容量时尽可以使负载量满足UPS的要求，甚至留出很大的余量，但这些指标却直接反映了UPS的可靠性。过载能力强的，允许输出电流波峰系数高的，对负载功率因数限制小的，在同样电网环境和负载条件运行，其可靠性必然高，这是毋容置疑的道理。
　　下表是在市电存在的情况下对各类UPS运行参数的比较，当市电掉电转为由电池供电时，各类UPS都是由DC-AC逆变器供电，运行参数没有本质的区别。