不间断电源UPS伴随计算机诞生以来发展迅速。而逆变技术自出现之日起,便一直是UPS技术进步的主要部分,其核心部件——功率器件的发展由原先的可控硅、晶体管到MOS管、绝缘门限晶体管(IGBT),今天IGBT已成为众多UPS制造商争先采用的逆变器件。同时,UPS的控制电路的发展也很快,由起初的分立元件的简单控制发展到今天的微处理机控制,由硬件控制又发展到软件控制继而到联网功能,这方面的技术发展已越来越显示出智能化和多功能化的趋势。以美国的APC公司为例,其生产的UPS甚至在每个电池箱中都安装了微处理机以监视这些电池的状态,并可使计算机按照事先设定的顺序自动开、关机,甚至能够对环境温度、湿度和烟雾进行监视、通过联网及远程通讯进行远程监控等。从UPS的工作方式和结构来看,一般分为后备式(OFFLINE)和在线式(ONLINE),其主体结构大致相同,主要包括:整流(充电)器、蓄电池、逆变器和转换开关等四个部分。二者的区别主要是工作方式:后备式UPS只有在市电异常时才启动逆变器,而在线式UPS的逆变器则自始至终都在工作。后备式UPS有着效率高、价格低廉的优点,但供电质量差一些,而在线式UPS虽然供
电质量高,但价格比后备式贵得多。这几年UPS市场上出现了一种新的技术,即以美国APC公司为代表的在线互动式,这是一种兼顾了后备式和在线式两种UPS优点的第三代UPS产品,并且很快得到了用户的认可。它的出现无疑对原来的UPS市场和固有的技术观念是一个冲击,因而有一些似是而非的概念使一些用户在心理上产生了一些疑惑,这里我们就在线互动式和传统在线式UPS的几个指标进行一些比较。
首先,UPS工作时存在着两种切换:即市电异常时的切换和逆变器过载或故障时的切换,在线互动式小功率UPS在任何情况下的切换时间都是一样的,即2ms,笔者曾对APC Smart 900型的UPS作过测试,和其说明书上完全相符。而传统在线式UPS的两种切换是不一样的。事实上,在市电异常时,此种UPS不存在切换,只是在整流电压低于电池电压时,电池由原来的充电状态转为放电状态而已,其实无所谓"切换时间"。但若逆变器过载或故障时,则必须将负载切换到旁路上去,这个切换过程不可能为零;而当逆变器恢复正常后,负载又必须由旁路切换回逆变器上,仍然有切换时间,尤其是许多小功率UPS的切换要靠继电器实现,其切换时间就更长了(除非另加储能环节)。以往的小功率在线式UPS说明书上大都标明切换时间为"0",实际上是不确切的。然而更为重要的是,几毫秒的切换时间对电脑是否有影响?回答是否定的——别说几毫秒,甚至几十毫秒的断电对电脑都是影响不大的,这要从以下两个方面来讨论:其一,我们只要分析一下电脑电源原理和波形图就可以知道,在市电(或UPS)正弦波一个周期(20毫秒)中,电脑和UPS的断开时间约15毫秒,远大于一般规定的5毫秒以下的切换时间。从这个观点上说,UPS的几毫秒的切换时间根本不影响电脑的正常工作。其二,实验证明,计算机电路本身具有的储能装置——电容就能在断电状态中维持计算机满负荷工作50～60毫秒的时间。由以上分析可以说明,几毫秒的切换时间对电脑而言可以不计。笔者曾测出某UPS 500的切换时间为45毫秒,而这种UPS的销量还相当大。
UPS电池的容量选择
蓄电池容量的确定是UPS 系统设计的重要内容。过高和过低的电池容量对于UPS 系统的运行都是不利的。容量过高，则增加投资成本，且易导致电池小电流深放电，造成电池性的损坏；容量过低，则不能满足负载不间断供电的要求，且大电流的充放电将缩短电池使用寿命。所以，正确选择与UPS 容量和负载容量相适应的蓄电池容量是控制UPS 系统投资成本，保证不间断供电可靠性的关键。
3.1 蓄电池放电时间的确定
UPS 根据后备时间可分为标准型和长效型两种。一般来说，标准型机内带有电池组，在停电后可以持续较短时间的供电，一般不超过25 rain；长效型机内不带电池，用户可外接多组电池，以满足长时间停电时持续供电的需要，一般满载配置可达数小时以上。
UPS电池后备时间确定的主要依据是市电供电类别。不同的供电类别，蓄电池的后备时间是不同的。一类市电供电的UPS，可按后备时间0.5 h- 1 h配置；二类市电供电的UPS，可按后备时间1 h- 2 h配置；三类市电供电的UPS，可按后备时间2 h-8 h配置；四类市电供电的UPS，可按后备时间8 h-10 h配置。然而，电池后备时间受电池成本、安装空间、回充时间等因素的限制，大多数UPS电池后备时间以不超过2 h为宜。在电力环境较差、停电较频繁的地区，可以采用UPS与发电机配合供电的方式，提高UPS供电可靠性。
3.2 UPS电池容量计算
掌握UPS电池的容量计算方法，对选购电池很有帮助。UPS电池容量在负载一定时，可依下列公式计算：
C=W*T/( Ef *η*Vf)
C：电池容量(Ah)
W：负载容量(W)
T：放电时间(h)
Ef：机器转换效率(约0.6～0.75)
η： 电池放电效率(约0.7～0.8)
Vf ：机器截止电压
UPS电池的充电模式
4．1 恒流充电
恒流充电是用分段恒流的方法进行充电。一般是通过充电装置自身调整来实现的。可以任意选择和调整充电电流，适应性较强，特别适用于小电流长时间充电，也有利于容量恢复较慢的蓄电池充电。缺点是初始充电电流过小，充电后期充电电流又过大充电时间长、析出气体多、对极板的冲击较大、能耗较高、效率较低(不超过65％)，在充电过程中需有人看守，一般在初充电和在小电流进行去硫充电才使用。因恒流充电的变型是分段恒流充电，所以充电时为避免充电后期电流过大，应及时调整充电电流，还应注意充电电流的大小、充电时间、转换电流的时机及充电终止电压的选取等，应严格按照充电的规范(表1)来操作。