UPS的功能与作用
UPS是不间断电源(UninterruptiblePowerSystem)的英文名称的缩写，它伴随着计算机的诞生而出现，是计算机常用的外围设备之
一。实际上，UPS是一种含有储能装置，并以逆变器为主要组成部分的恒压恒额的不间断电源。UPS在其发展初期，仅被视为一种备用
电源。后来，由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题，使计算机等设备的
电子系统受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果，引起巨大的经济损失。因此，UPS日益受到重视，并
逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。
目前在市场上可以购买到种类繁多的UPS电源设备，其输出功率从500VA到3000kVA不等。当有市电供给UPS的时候，UPS对市电进行
稳压(220V±5%)后为计算机供电。此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电。因UPS设计的不同，UPS适应的范围
也不同，UPS输出电压在±10-15%的变化一般属正常的计算机使用电压。当市电异常或者中断时，UPS立即将机内电池的电能通过逆变
转换供给计算机系统，以维持计算机系统的正常工作并保护计算机的软硬件不受损失。
参见第一部分
3)负载大小与UPS容量计算
一般电器负载都会标称其额定功率或额定电流及功率因数等参数,但由于不同类型的负载差异较大,而总功率不能够差异较大,故总功
率不能够简单的 相加而应该求其矢量和.好在一般情况下,用户负载大多为电脑设备,其功率因数在0.65~0.7之间,因此可以将各个负载
的额定功率累加求出总功率,而个 别其他类型的负载如打印机等,可以按启动大小将其额定功率乘以一系数再计算进去.根据负载总容
量的UPS, 一般可以按以下公式选择:
UPS容量>= 负载容量÷0.8
即负载容量应为UPS额定容量的80%以下.选择80%负载主要是考虑到负载启动的冲击电流以及用户今后扩容的需要.
艾默生UPS电源3.放电时间的配置
停电后UPS是依靠电池储能供电给负载的,标准性UPS本身机内自带电池,在停电后一般可继续供电几分钟至几十分钟,而长效型
UPS 配有外置电池组,可以满足用户长时间停电时继续供电的需要,一般长效型UPS满载配置时间可达数小时以上. 一般长效型UPS备
用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制.一般在电力环境较差,停电较为频繁的地区采用UPS与发电机配
合供 电的方式,见原理图.当停电时,UPS先由电池供电一段时间,如停电时间较长,可以启动备用发电机对UPS继续供电,当市电恢复时再
切换到市电供电.
电池供电时间计算
电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响.一般计算UPS电池供电时间,可以计算出电
池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间.电池放电电流可以按以下经验公式计算:
放电电流=UPS容量(VA)×功率因数/电池放电平均电压×效率
如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可.
UPS的分类与特点
UPS电源按其工作方式可分为后备式和在线式两大类，按其输出波形又可分为方波输出和正弦波输出两种。后备式UPS电源在市电
正常供电时，市电通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源，机内的逆变器处于停止工作状态。这种UPS电源在实质上相当
于一台稳压性能极差的市电稳压器。它除了对市电电压的幅度波动有所改善外，对市电电压的频率不稳、波形畸变以及从电网串入的
干扰等不良影响基本上没有任何改善。只有当市电供电中断或低于170V时，蓄电池才对UPS的逆变器供电，并向负载提供稳压、稳频的
交流电源。后备式UPS电源的优点是运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大、对供电质量要求不高的场合。
在线式UPS电源在市电正常供电时，首先将市电交流电源变成直流电源，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电源重新变成交流电
源，即它平时是由交流电经整流后又以逆变器方式向负载提供交流电源。一旦市电中断，立即改由蓄电池以逆变器方式对负载提供交
流电源。因此，对在线式UPS电源而言，在正常情况下，无论有无市电，它总是由UPS电源的逆变器对负载供电，这样就避免了所有由
市电电网电压波动及干扰带来的影响。显而易见，在线式UPS电源的供电质量明显优于后备式UPS电源，因为它可以实现对负载的稳频
、稳压供电，且在由市电供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。方波输出的UPS电源带负载能力差(负载量仅为额定负载的40-
60%)，不能带电感性负载。如所带的负载过大，方波输出电压中包含的三次谐波成份将使流人负载中的容性电流增大，严重时会损坏
负载的电源滤波电容。正弦波输出的UPS电源的输出电压波形畸变度与负载量之间的关系没有方波输出UPS电源那样明显，负载能力相
对较强，并能带微电感性负载。不管那种类型的UPS电源，当它们处于逆变器供电状态时，除非迫不得已，一般不要满载或超载运行，
否则会使UPS电源的故障率明显增多。
汽车作为现代社会化大工业的产物，已经成为石油消耗的主体。汽车排放的大量尾气造成严重的空气污染，影响人们的身心健康和社
会的可持续发展。要解决能源与环境两大问题，汽车工业必然向着环保、清洁、节能方向发展。以电动汽车为代表的新能源汽车具有
零（低）污染物排放、低噪声、能源效率高、维修及运行成本低等特点，代表了世界汽车发展的方向。
1 电动汽车充电设备
电动汽车充电设备一般称为充电机，在电动汽车应用中发挥着重要的作用。对于一辆电动汽车来讲，充电机是不可缺少的子系统
之一，蓄电池的电能用完之后，用它给蓄电池再充电，其功能是将电网的电能转化为电动汽车车载蓄电池的电能。
（1）车载充电机
车载充电机，是指安装在电动汽车上的采用地面交流电网和车载电源对电池组进行充电的装置，它将一根带插头的交流动力电缆
线直接插到电动汽车的插座中给电动汽车蓄电池充电，因此也可以称为交流充电机。车载充电机一般设计为小充电率，它的充电时间
长（一般是5～8h），由于电动汽车车载质量和体积的限制，车载充电机要求尽可能体积小、重量轻（一般小于5kg）。车载充电机对
于要充电的蓄电池是有针对性的，蓄电池的充电方式也是预先定义好的。由于充电机和电池管理系统（BMS，负责监控蓄电池的电压、
温度和荷电状态）都装在车上，它们相互之间容易利用电动汽车的内部线路网络进行通信。
（2）地面充电机
地面充电机，即非车载充电装置，是指固定在地面上的对交流电进行整流变换，其直流输出端对电池组进行充电的装置，因此也
可以称为直流充电机。根据充电场所和充电需求的不同，地面充电机主要应用于家庭、充电站以及各种公共场所。为了可以满足各种
电池的各种充电方式，通常地面充电机的功率、体积和重量都比较大，一般设计为大充电率。由于地面充电机和电池管理系统在物理
位置上是分开的，它们之间必须通过电线或者无线电进行通信。根据电池管理系统提供的关于电池的类型、电压、温度和荷电状态的
信息，地面充电机选择一种合适的充电方式为蓄电池充电，以避免蓄电池的过充和过热。
图1是电动汽车所用的地面充电机的典型布置方式。该充电机由一个能将输入的交流电转换为直流电的整流器和一个能调节直流电
功率的功率转换器组成，通过把电线的插头插入电动汽车上配套的插座中，直流电能输入蓄电池对其充电。充电器设置了一个锁止杠
杆以利于插入和取出插头，同时杠杆还能提供一个确定已经锁紧的信号，如果没有此信号，充电器就不会给电池充电以确保安全。根
据地面充电机和车上电池管理系统相互之间的通信，功率转换器能在线调节直流充电功率，而且地面充电机能显示充电电压、充电电
流和充电的电能，甚至所需充电费用等。
联系人：（王浩）
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