艾默生UPS系统中的电源解决方案
UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。对于整个系统而言，各功能电路的工作电源的重要性是不言而喻的，因为一旦工作电源出现故障，整个装置就陷入瘫痪状态，正常工作就无从谈起，因此工作电源必须可靠、精确。
一、引言
UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源系统，是一种含有储能装置（通常为蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。主要应用于要求设备24小时供电的场合，如通讯设备、计算机网络系统或其它电力电子设备等。当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内储能装置的电能，通过逆变转换的方式向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
二、UPS系统介绍及过程分析
图1是个非常典型的UPS在地铁中的应用，从上图中可以明显看到，该系统包含配电柜、UPS电源和外置维护开关，终端负载为各机电系统，如信号系统、通信系统、综合监控系统、自动售检票系统、自动列车监控系统等子系统。配电柜的作用是对用电设备进行配电和控制，在电路出现过载、短路和漏电时，配电柜还可以进行断电保护；外置维护开关主要是在维护检测过程中闭合，旁路掉UPS的电路，使电能从外置维护开关的电路上通过，实现了在保证后端负载能够得到正常供电的情况下不影响对设备的维护；在市电异常，配电柜断电的情况下，UPS电源通过储能装置给后端的设备供电。 UPS的内部结构如图2，主要由五部分组成：电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器，进行DC/AC变换的逆变器，输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流能量的功能外，对整流器来说就像接了一只大容量电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。
艾默生UPS电源解决方案
艾默生UPS电源模块化UPS系统采用N+X冗余的设计结构，多次冗余意味着单台或多台模块同时出现故障不会对后端负载产生影响，即很大程度上提高了系统运行的可靠性，杜绝出现重大恶劣事故；艾默生UPS电源模块化UPS还可以降低用户初期购置和日后扩容维护及运营成本，具有极高的性价比;在元器件选用上，采用符合工业级要求的高标准元器件，整机经过严格的老化测试出厂；功率模块采用在线热插拔技术，使得扩容、维护、升级零风险，既使出现故障，用户可自行更换，无需厂商的技术人员赶往现场进行故障排除；艾默生UPS电源模块化UPS系统依照IP30的防护等级设计，功率模块具有防尘功能，用户可通过简单方便的操作在线除尘。因此模块化UPS供电系统是工业用电的佳选择。
艾默生UPS电源1+1单机冗余并机与模块化n+1冗余系统可用性的比较
可用性A(t)
100%负载 75%负载 50%负载
UPS单机（MTBF=10万小时，MTTR=8小时） 0.9999 0.9999 0.9999
功率模块（MTBF=10万小时，MTTR=0.5小时） 0.99999 0.99999 0.99999
单机1+1冗余 0. (1+1冗余) 0. (1+1冗余) 0. (1+1冗余)
模块化4+1冗余 0. (4+1冗余) ≈1 (3+2冗余) ≈1 (2+3冗余)
艾默生UPS电源模块UPS与单机UPS1+1冗余并机的综合性能比较
单机UPS电源 单机UPS电源1+1冗余并机 先控模块式UPS
冗余性 无 1次 N次
可靠性 低 中 高
扩容性 无 困难且风险大 简便零风险
维护性 8小时以上 8小时以上 30分钟
维修方式 电路板及元器件现场修复 电路板及元器件现场修复 模块热插拔
运行效率 90% 85% 95%
热损耗 中 高 低
输入功率因数（PF） 0.7~0.9 0.7~0.9 0.99
输入电流谐波（THDI） 10~35% 12~35% ≤3%
前期购置综合成本 低 高 中
后期运行综合成本 中 高 低
后期扩容成本 无法扩容 高 低
艾默生UPS电源通信行业供电现状
