UPS及配套電池的特性和選用探索

賈國芳

【摘??要】近年來，市場經(jīng)濟的快速發(fā)展促進了各行業(yè)的進步，尤其是隨著數(shù)字化信息技術(shù)的快速發(fā)展，UPS電池技術(shù)得到了廣泛應用，為計算機系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性提供了重要支持，有效提高了人們的工作效率和工作質(zhì)量。因此，本文針對UPS及配套電池的特性進行了簡單的闡述，并進一步探索了UPS選用情況，針對UPS于電池配套計算進行了簡單說明。

【關(guān)鍵詞】UPS;配套電池;特性;選用

隨著我國社會主義經(jīng)濟的快速發(fā)展，移動通信、金融、政府等領(lǐng)域，對于UPS的應用越來越廣泛，UPS的優(yōu)勢比較顯著的有連續(xù)供電和較強的穩(wěn)定性。但是，實際在應用UPS的時候依然存在一些問題亟待解決，在應用UPS的時候如果出現(xiàn)故障，造成的后果是無法預料的，因此，對UPS配套電池的選用也要加強重視，盡可能確保運行安全有序。

一、UPS概述

UPS設備（Uninterruptable?PowerSupply）也就是“不間斷電源設備”，主要包含的模塊有開關(guān)控制、逆變、儲能和整流等，在出現(xiàn)電力中斷的時候，可以確保維持負載供電的連續(xù)性。

二、UPS分類及適用范圍

（一）電路結(jié)構(gòu)分類

主要可以分為在線式UPS、互動式UPS以及后備式UPS三種類型。后備式UPS和互動式UPS結(jié)構(gòu)基本相同，在進行供電的時候逆變器不會工作，而轉(zhuǎn)到蓄電池供電的時候，會有4ms左右的逆變器轉(zhuǎn)換延時時間，對于波形畸變和頻率不穩(wěn)的情況無法妥善處理，因此，在比較復雜或是大中行數(shù)據(jù)機房、交換機中就無法應用。

在線式UPS。交流輸入正常的時候，會通過逆變和整流裝置對負載貢獻。如果交流輸入異常的情況下，就會通過逆變器對負載供電。在線式UPS都是由逆變器向負載供電，可以將頻率漂移、電壓波動等電能質(zhì)量問題有效隔離，實現(xiàn)真正的不間斷供電、穩(wěn)頻供電和穩(wěn)壓供電。在線式UPS的應用范圍比較廣泛，比如電力、金融和通信等行業(yè)。

（二）常用產(chǎn)品分類

隨著元器件市場的需求增大，在線式式UPS也逐漸出現(xiàn)了更多的類型，比如高頻模塊化UPS、高頻塔式UPS、工頻UPS等。其中，工頻UPS、高頻UPS比較典型的結(jié)構(gòu)有兩種。如圖1、2所示。

圖1??工頻UPS結(jié)構(gòu)圖

圖2?高頻UPS結(jié)構(gòu)圖

從上述結(jié)構(gòu)圖中可以發(fā)現(xiàn)，工頻機與高頻機之間最大的差別就是采用的IGBT替代晶閘管整流。IGBT整流器的工作頻率能夠達到幾百kHz。IGBT整流屬于升壓整流，整流后電壓值約為800?V，還需要配置電池變化期，降低標配電池數(shù)量，實現(xiàn)電池放電和充電的作用。工頻UPS經(jīng)過這些年的發(fā)展技術(shù)越來越完善，運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定良好。高頻UPS能夠滿足節(jié)能減排的理念，而且有更高的效率，是目前市場產(chǎn)品中的主流產(chǎn)品。

三、UPS及配套電池選用

（一）主要蓄電池種類

首先，鉛酸蓄電池。目前發(fā)展最為成熟的電池就是鉛酸蓄電池，優(yōu)勢就是價格低、安全性高、放電率高和結(jié)構(gòu)簡單。鉛酸蓄電池采用的電解液是硫酸溶液。最早的鉛酸蓄電池具有防爆和防酸的要求，需要定期加水維護成本較高。因為采用的是透明電池殼體，可以對電池內(nèi)部情況及時觀察，測量電解液密度、溫度和電壓也比較便捷，具有較高的可靠性，主要應用在工業(yè)領(lǐng)域。閥控式鉛酸蓄電池目前在鐵路、醫(yī)療和通信方面有非常廣泛的應用，閥控式鉛酸蓄電池主要分為兩種：玻璃纖維吸附式和膠體式。其中，玻璃纖維吸附式就是把電解液吸附于玻璃纖維中;而膠體式就是將化學物質(zhì)添加到電解液中，逐漸凝固形成膠體狀電池。閥控式鉛酸蓄電池比較突出的特點是密封型設計。通常情況下，電解液不會出現(xiàn)泄漏的情況，而且維護起來也比較方便，如果電池內(nèi)壓超過正常水平的時候，會自動開啟安全閥，將氣體釋放出來，之后再自動封閉安全閥，避免外部空氣進入電池內(nèi)部，延長電池使用期限。

其次，鋰電池。鋰電池作為一種正極材料，采用的是非水電解質(zhì)溶液。單一鋰電子蓄電池的能量密度要遠遠高于鉛酸電池，轉(zhuǎn)換效果能夠達到95%以上。相比較同容量的閥控式鉛酸蓄電池來說，鋰電池的重量輕60%，體積小30%左右。另外，鋰電池的優(yōu)勢還在于原材料無污染、無記憶效應和自放電率低。但實際在應用鋰電池的時候，相比較UPS后備電池存在的問題主要有熱失控和技術(shù)路線沉淀不足等方面。比如，如果鋰電池內(nèi)部熱量高于散熱速率的時候，就可能引發(fā)電池爆炸或期貨。還有就是生產(chǎn)成本相對較高，相比較鉛酸蓄電池來說，鋰電池還需要進一步完善。

（二）閥控式的選用

蓄電池容量單位是Ah，也就是電池放電至終止電壓的電流乘積和經(jīng)歷的時間。其中，終止電壓就是指在放電的時候，電池電壓下降到不會產(chǎn)生損壞的最低工作值。實際在應用的時候，可以考慮將UPS逆變器低壓警告電壓匹配與電池終止電壓結(jié)合起來。一般情況下，電池廠商的產(chǎn)品手冊上，會對不同放電、終止電壓時的恒電流放電數(shù)據(jù)和單體恒功率放電數(shù)據(jù)進行標標注。

在配置蓄電池容量的時候，因為受到UPS電池電壓的制約，每組蓄電池的單體數(shù)量是固定的，如果UPS后備時間過長或是容量過大，就需要考慮到電池組并聯(lián)組數(shù)不超過4組。選擇UPS蓄電池不單單要考慮到電池的各項數(shù)據(jù)，但不同廠家設置的參數(shù)有一定的差異，需要針對不同的產(chǎn)品配置相對應的方案。因此，在開展設計工作的時候，就需要估算蓄電池配置，從而更科學的排布設備和核算電池占地面積。需要注意的是，如果蓄電池產(chǎn)品參數(shù)標識為單體電池放電功率時，如果選用的是12V電池，單體電池放電功率×6=單個電池放電功率。

四、結(jié)束語

總而言之，想要在當前越來越激烈的市場競爭中實現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展，就必須要加強各方面的要求。本次研究主要是針對UPS價值、類型和選用范圍進行了多角度的闡述，最終目的是為了充分發(fā)揮出UPS及配套電池價值和作用，確保各行業(yè)在應用UPS及配套電池的時候能夠滿足實際需求，降低生產(chǎn)成本，提高質(zhì)量和效率，也為社會主義現(xiàn)代化建設貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]曹智，張宇，王飛，等.UPS蓄電池組全壽命周期運行質(zhì)量控制研究[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化.2016（20）.

[2]陳金龍.研究探討不間斷電源（UPS）的工作原理及其維護分析[J].西部廣播電視.2017（10）.

[3]陳霞.淺談UPS不間斷電源的工作原理與維護[J].西部廣播電視.2017（01）.

[4]葛莉.不間斷電源（UPS）的工作原理及其維護分析[J].電子技術(shù)與軟件工程.2015（24）.

（作者單位：中國鐵塔股份有限公司濟南市分公司）