关注在线式UPS

---- 目前市场上UPS的品牌很多，将近上百个，性能也各有千秋。不论什么品牌，就目前的技术水平来说，大部分可满足基本指标的要求：比如不停电切换、输入输出电压稳定度、输出频率稳定度、RS-232接口、联网能力、无人值守等等。随着应用的发展，用户对UPS提出了新的要求，概括起来大致有：

---- 对输入功率因数的要求更高由于输入功率因数的高低，直接影响着输入电网电压的质量，即UPS的输入功率因数越低，所产生的电流谐波含量就越大，对电网的干扰也越大。带有谐波干扰的电网电压再去干扰其他用电设备。比如一个大单位用了一台容量较大的、输入功率因数较低的UPS，那么，同一电网上的未用UPS供电的设备就会因此受到干扰而影响正常工作; 目前一般传统双变换UPS，尤其是容量较大的系列，其输入功率因数通常都很低，日本三菱UPS利用IPM和IGBT高频整流器已将输入功率因数做到0.99以上，但这种UPS的造价很高。

---- 对输出功率的要求更大目前UPS输出有功功率的能力均不超过80%,比如100kVA的UPS，其输出最大有功功率的能力就是80kW,这是逆变器的特性所决定的。

---- 对电流峰值系数的要求更高尤其是大容量的UPS后面带了很多设备,而这些设备内都有二次电源，而这些电源都在正弦波电压峰值上同时取电流，有时几个大负载工作状态碰巧赶在一起，出现瞬时大峰值比的脉冲，一般UPS的电流峰值无法承受这种冲击，降低了UPS的寿命，同时也给用户一种不安全感。

---- 对效率的要求更高效率的高低直接影着UPS的故障率,但一般传统双变换UPS的效率都不算很高，不但增大了机器本身的故障率，而且使机房温度升高，影响其他机器的正常工作。浪费能量也是一个大问题。

---- 那么，目前的UPS是否能满足这些需求呢？

双变换UPS性能稳定

---- 传统式双变换UPS结构这是一种目前应用历史最长，人们认为是性能最好的一种UPS，由于100%负载功率都通过两个变换器，故属于串联调整工作模式。它的特点是除整流器、逆变器外还有输出隔离变压器，可以将负载与市电进行有效的隔离和缓冲。属于这种结构的如IMEL、IMV Sitepro、Fenton、M.G和Exide(大容量档)以及SOCOMEC等等。这类UPS有很多优点，除作单机运行外，可并联增容和冗余。输出电压无三次谐波; 对两个方向上的电压变化都有缓冲作用；允许逆变器在很宽的直流电压范围工作、UPS在多机并联时可共用一个电池组或各具有自己的电池组、容量可做得很大。由于这种UPS 在正常情况下一直是逆变器工作状态，因此，在很多事务关键性的部门，如电视台、新闻单位、石化、航空、铁路等等单位大都倾向采用此类结构的产品。

---- 高频双变换结构这种结构UPS的出现解决了传统式双变换结构体积大、效率低和造价高的问题。与传统的双变换UPS不同在于可以不用输出变压器，而且逆变器的脉宽调制频率也有所提高(传统的双变换UPS一般在10kHz以下，而高频双变换UPS一般在20kHz或以上)。由于没有输出隔离变压器，因此也就没有隔离和缓冲的余地，对直流电压的要求也比前者严格: 必须用两组电池，其输出电压直接受负载变化的影响，逆变器功率管在接近满载时比传统式容易坏，输出电压零线上有不易限制的谐波电流，因而零线电位不为零，在负载上有直流分量，容量也不易做大，一般做到30kVA左右，当然也有的已做到30kVA以上。

---- 经济运行模式事由于双变换电路即使在市电很稳定时，也要对其进行两次变换后才将电能输送给负载，无形中白白浪费了不该浪费的那部分能量，不能充分利用市电，如果当市电稳定在某一指定范围时，不进行上述的两次变换，而使市电电压直接通过旁路开关输送给负载，这就产生了经济运行模式，节省了能量，提高了效率，降低了工作温度，从而提高了可靠性，如英国的高力UPS、法国的GALAXY 3000系列UPS等等。

三端口UPS效率更高

---- 三端口单变换是UPS的另一种电路型式，是为了解决传统双变换UPS的低效率而问世的。它和双变换电路一起可以比喻成人的左右手，都有着同样的功能，具有异曲同工之妙。三端口单变换电路和双变换电路一样也有在线和离线工作模式之分: 早在70～80年代，我国就有了三端口后备式UPS，80年代末90年代初FISKAR公司推出了DELTEC 8/9000在线单变换UPS系列，功率从2.4kVA做到56kVA，其输出电压稳定度也同样做到了2%，其他常规指标也和传统式双变换电路一样；美国的BEST UPS将功率做得更大。它们和传统双变换UPS同时运行在各自用户的机房。其缺点就是输入功率因数太低，输出电压稳定度一般做得都不高。

---- 在线互动式单变换UPS是典型的三端口结构，其工作模式属于并联调整范畴。在线互动式单变换UPS省去了输入整流器和充电器，充电器由称为双向变换器的逆变器充当，其工作方式类似于上述的经济运行模式，其效果也是在线式的，即当市电在一定范围中变化时，负载主要由经过粗稳和滤波的市电提供，只有当市电异常时，才由逆变器全力向负载供电，这时的功能和双变换结构一样。

---- 这种结构以APC Smart和Matrix系列为代表，该系列有着很强的网络功能和可靠性，电磁兼容功能比那些未通过相应标准的双变换UPS好得多。鉴于在线互动式单变换结构的优越性，目前已有不少做双变换UPS的制造商也增加了在线互动式单变换结构的UPS品种。由此可以看出单变换UPS结构的生命力，其主要的不足就是输出电压稳定度不如双变换高，对输入功率因数也无调整作用，不过由于对一般用户的使用没问题。

Silcon DP300E性能提升

---- Silcon DP300E UPS电路结构的出现，可以较好地满足用户的新的需求。从结构上讲，双变换UPS属于串联调整工作模式，在线互动式属于并联调整模式，而DP300E的电路结构则是串并联联合调整的模式，因此它不但具备了上述两种UPS的优点，而且又将双变换模式和在线互动式单变换UPS的功能提高到一个新阶段：它的得尔塔（Delta）双向变换器可将输入功率因数调整到接近于1、系统效率提高到97%、过载能力可在200%维持60秒钟、隔离干扰的能力更强等等。而实现这些功能的造价仅仅是双变换电路实现该功能造价的几分之一，并且可多至9台并联。此外，其输出功率因数范围大，一般双变换UPS只能带一定的感性负载，而DP300E却还能带一定容量的容性负载；一般双变换UPS的峰值电流比为3:1，而DP300E却能做到5:1；一般双变换UPS随时都在对负载进行100%的调节，而DP300E最多只对负载的20%进行调整，所以具有很高的整机效率，从而高了整机的稳定性和可靠性等等。

---- Silcon DP300E UPS结构能够满足新的需求，无疑是今后发展的一个方向。但是，Silcon DP300E毕竟是一种以前未曾出现过的全新的电路形式，是一种新生事物，性能再好，也需要有一个认识过程和接受过程；不过，在国外已不罕见，称作CUTOMER POWER，该电路结构是这种成熟的电网滤波调节器在UPS上的成功应用。我国以清华大学为代表的许多大专院校和研究机构都已开始对该种电路展开全面而深入的研究，并已有许多论文见诸于各种有关杂志。可以预料，用不了多久，DP300E电路结构方案就会被UPS制造商广泛接受，被UPS用户广泛采纳。

未来的UPS什么样？

---- 那么，未来的在线式UPS的发展方向什么样呢？我认为，今后UPS的发展方向将是高频化、智能化、网络化和大容量单机冗余化，将主要表现在以下几个方面：

---- 高频化只有高频化才能减小体积、降低成本，才能对非线性负载有更好的响应。

---- 智能化这不但能减化操作手续，而且也减少了故障率，因为有50%以上的故障是由于人为因素造成的，比如误操作等。

---- 网络化把UPS作为网络家庭一个成员的要求越来越迫切，因为它是网络能正常运行的基础。

---- 大容量单机冗余化由于网络对UPS可靠性的要求越来越高，而解决可靠性的途径除要求元器件本身高可靠外，那就是用冗余的方法。小容量UPS的单机内冗余已出现，比如APC的SYMMETRA 16kVA UPS就是由五个4kVA的模块构成N+X冗余系统。而大容量的UPS目前还必须通过并机的方法实现。