信息产业部发布的“YD/T1095-2000通信用不间断电源—UPS”行业标准已于2006年5月1日开始实施。下面谈谈对该标准部分内容的理解。
1 输入电压可变范围
标准规定分为三类：Ⅰ类为±25%，Ⅱ类为±20%，Ⅲ类为10%/-15%。
输入电压可变范围越宽，则负载由电池逆变供电的机会越少，可以有效地延长电池的使用寿命，如此来说范围越宽越好。但后备式及互动式UPS其电路拓扑决定它的输入电压范围不可能很宽，否则其输出电压稳定精度很糟糕。即使在线式UPS如果范围宽则成本高，还有厂家表示输入电压范围下限可达120V，但那只是在负载只为额定值的33%或50%的时候。
2 输入功率因数
标准规定分为三类：Ⅰ类为≥0.95，Ⅱ类为≥±0.90，Ⅲ类为≥0.85。
输入低功率因数PF太低是供电电网不容许的，输入功率因数低，意味着输入无功功率大，输入谐波电流污染市网，以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流在外电网沿路阻抗上形成脉动电压叠加在电网电压的正弦波上，造成电压失真，这就是所谓电力公害，使由同一电网供电的变压器、电动机等产生附加谐波损耗、过热、加速绝缘老化；高次谐波对通信线路、测量仪器产生辐射干扰；影响电表计算精度。
UPS输入功率因数低，一般有两个原因，一个是UPS本身不产生谐波电流，但UPS本身没有功率因数校正功能，而UPS负载一般是PC机等整流/容性的非线性负载，尽管这种UPS带阻性（即线性）负载时输入功率因数高，但这不是实际工作情况。互动式或后备式UPS会将负载的低功率因数传递给UPS的输入端，从而污染电网。
另外，传统在线式UPS在双变换的第一级整流时，采用可控硅整流（或者二极管整流桥）加滤波电路。整流管的一端是交流，另一端是直流，交流只有在其瞬间值高于另一端直流时才能整流送电，这对于市电网来说，相当于向UPS脉冲式供电。UPS向市电吸收脉冲电流而非正弦电流。当然也可以在输入端加滤波电感以平滑电流，但对单相UPS一般也只能将功率因数PF作到0.8左右，三相一般为0.9，此时输入滤波电感很笨重（因为是工频）。每提高一个百分点将是非常困难。
3 输入电流谐波
标准规定分为三类：Ⅰ类为＜5%，Ⅱ类为＜15%，Ⅲ类为＜25%。
输入电流谐波成分THD（Total Harmonic Distortion）是指输入电流中非基次电流占总电流的百分比，谐波成分越少机器性能越优。功率因数PF与电流谐波THD有一定的联系。
在输入电压无失真的条件下，且相移角a为0°，实际还是有一定的相差特别是传统在线式，因此在同样的PF值时，THD值比下表中的要小。
|
PF |
1.0 |
0.9999 |
0.999 |
0.99 |
0.98 |
0.97 |
0.96 |
0.95 |
|
THD（%） |
0 |
1.4 |
4.45 |
14 |
20 |
29 |
29 |
33 |
|
PF |
0.94 |
0.92 |
0.9 |
0.85 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.5 |
|
THD（%） |
36 |
42 |
48 |
62 |
75 |
102 |
133 |
173 |
4 输入频率范围
标准规定为：输入频率范围为50Hz±4%；
在要求的输入频率范围内，负载由市电变换后供电，当频率超出范围时由电池逆变供电。因此输入频率范围越宽则启用电池工作的机会越少，可以延长电池的寿命。特别是市电停后供电油机的频率变化范围是很宽的。
较好的UPS输入频率范围为50/60±5Hz，除范围很宽外，还可以适应60Hz的供电环境。
5 频率跟踪范围及速率
标准规定为：频率跟踪范围为50Hz±4%可调；
频率跟踪速率≤1Hz/s。
从机器性能考虑，频率跟踪范围（同步锁相范围）越宽越好，因为转换开关只有跟踪（同步）时才能顺利转换。否则，UPS因为旁路与逆变不同步存在环流而容易损坏，或者存在较大的转换时间。但UPS的跟踪频率与输出频率是一致的。因此如果用户设备对频率敏感，应该设置跟踪范围小些，如有些医疗设备等。如果一般的PC机应用，则可选跟踪范围较宽。频率跟踪速率主要是为了保证输出频率瞬变不太大，变化平稳。
如果将UPS的频率跟踪范围设计成Ⅰ hz/3Hz可调或可选，用户可以根据需要选择。在超出这个范围±5Hz时，电力还是由市电变换提供，但逆变频率不跟踪市电，输入范围±5Hz，则由电池逆变供电。这样增强了用户的灵活性。
6 输出频率稳定精度
标准规定为：输出频率精度≤±0.5Hz。
UPS中不管后备式、互动式甚至在线式均是不稳频的，认为UPS具有稳频特性是错误的。所谓输出频率精度是在电池逆变时的精度。因目前逆变时的频率一般由晶振分频而得，故输出频率精度绝大部分UPS都可轻达到≤±0.5Hz。
7 输出电压稳压精度
标准规定为：输出电压稳压精度分为三类，Ⅰ类为±1%，Ⅱ类为±3%，Ⅲ类为±5%。
UPS的稳压精度包括源效应（输入电压全范围）和负载效应（空载到满载），输出电压稳压精度与电路拓扑及控制方式有关，一般来说，后备式UPS最差，甚至大于±15%。互动式UPS一般为±5%。
有人说稳压精度没必要要求那么高，但用户要求稳压精度越高越好。避开对电源要求精度高的设备不说，单说PC机，如果UPS稳压精度高，则PC机内的开关电源承受的应力变化小，可靠性就会提高。
采用双变换在线式电路拓扑，及运用DSP（Disgital Signal Processing Technolgy）技术，稳压精度可以大为提高，可以达到≤1%。
8 输出波形失真度
标准规定为：输出波形失真度为三类，Ⅰ类为≤2%，Ⅱ类为≤3%，Ⅲ类为≤5%（线性负载）。
波形失真度是谐波成分与谐波、基波之和的百分比。该指标越小越好。该指标以前的国内标准规定为≤5%（大功率）或≤10%（小功率）。现在的规定已经提高了不少。后备式及互动式对该指标改善甚微，输入市电波形失真度有多少则输出的小不了。DSP控制的在线式UPS能有效地降低波形失真度。
9 动态忆电压瞬变范围及瞬变响应恢复时间
标准规定为：在电池逆变工作方式时，线性负载电流从零到额定电流变化时输出电压的变化量及恢复时间分别为±5%及Ⅰ类为≤2ms，Ⅱ类为≤40ms，Ⅲ类为≤60ms。
该指标在行内一直有争论的，信息产业部电子工业产品质检中心也认为定义不严格，他们提出了一个说法，把超出稳压精度范围输出电压持续时间作为瞬变响应恢复时间，如取稳压精为5%，电压减小，则从209往下再209V这个时间算作瞬变响应恢复时间，这样取则不同等级的稳压精度，则该时间也不一致。对于单个波头的缺陷，可以不作要求，但可以作为内控要求提出。
DSP控制的UPS，动态响应速率大大提高。DSP采用的哈佛结构，即程序和数据的存储空间是分开的，各有自己的地址和数据总线，这样使得处理指令和存取数据可以同时进行，大大提高了处理速度。而微处理器采用的是冯·若依曼结构，即程序和数据共用一个存储空间和同一地址与数据总线。
主回路高频化提高动态响应的必要条件。
10 切换时间
有两个切换：一个市电电池间切换时间，标准规定分为三类，Ⅰ类为0ms，Ⅱ类为＜4ms，Ⅲ类为＜4ms。
电路拓扑结构不同，则市电电池切换时间不同。一般在线式UPS因市电及电池都变换为一个中间直流电压（行业内称UPS母线电压），而这个中间直流电压都有比较大的电解电容，因此在线式UPS市电电池间切换时间为0ms。而后备式或互动式是通过继电器进行切换，一般存在一个几个ms的切换时间。这个切换只要市电不良就会发生。
另一切换时间就是逆变旁路切换时间，标准规定分为三类，Ⅰ类分为1ms，Ⅱ类分为＜4ms，Ⅲ类为＜4ms。
在线式UPS一般在开机瞬间或过载或过温或整流逆变通路故障造成输出电压不正常时，UPS会切换到旁路供电。应该说这个转换发生的概率小于上面因市电不良而切换的概率。这个切换对于小功率UPS，一般采用继电器便能完全满足要求，但在大功率中因大继电器动作时间长，一般采用SCR实现。
11 输出功率因数
标准规定，输出功率因数≤0．8。
这个指标是对负载的限制，也是UPS负载能力的衡量。前面规定是很多用户甚至厂家都不太理解的，以前的标准《GB／T14715－93信息技术设备用不间断电源通用技术条件》里叫负载功率因数，规定为0.8。而在《GB7260－87不间断电源设备》中规定“…负载功率因数为0.7～0.9（滞后），额定为0.9”。我想以前UPS的负载主要还不是象PC机一样的整流容性的非线性负载，以前的负载有较多的感性负载及工率因数大的负载。尽管原来标准里规定额定为0.8（或0.9），那么UPS应该大于0.8（或0.9）还是小于0.8（或0.9）标准里没规定。实际操作肯定是按大于0.8（或0.9）才会被认为符合标准的。
对于目前流行的PC机、服务器等设备来说，假如负载功率为10kVA，输入功率因数一般为0．7左右时，也就是说，这种负载既需要有功功率7．15kVAR，也需要无功功率8kw，如果UPS提供不了这种无功功率，则负载或UPS无法正常工作。
当然，用户一般不便简单验证这个指标，用户一般采用带电炉（阻性负载）来验证这个“负载能力”指标。也有人认为这个标越大越好，至于提供无功功率的能力则由输出电流峰值系及输出电压失真度来保证。
目前用户和厂家都比较认可0.7这个指标。
12 过载能力
标准规定分为三类，Ⅰ类为10min，Ⅱ类为1min，Ⅲ类为30s（过载125％）。
过载能力一般是指正常工作方式时的过载，越强越好，Ⅰ类为10min主要针对大功率UPS来说，中小功率UPS一般采用Ⅱ类和Ⅲ类。
有厂家过载能务为125％min的基础上增加了150％～30s，之所以在标准之外又增加了150％的过载，是考虑了计算机等浪涌冲击性大的负载。
另外，UPS在正常工作方式时若发生输出短路，机器应该作关机保护。
13 输出电流峰值系数
标准规定为：≥3∶1。
这也是一个衡量UPS负载能力的指标，越大越好。峰值系数是峰值与有效值之比。正弦波的峰值系数为1.414，PC机、服务器等整流容性负载的电流峰值系数在2.5～3.0之间。
14 电池组智能管理功能
标准规定：“UPS应具有定期对电池组进行自d动浮充、均充转换，电池组自动温度补偿及电池组放电记录功能。”
电池是UPS重要组成部分，也是UPS中的薄弱环节。UPS出现的故障很大比例是电池故障或由电池引起。因此如何提高电池的寿命是大家所关注的。UPS中电池绝大部分采用铅酸免维护密封电池，其寿命及放电容量与温度有很在的关系。对均充及间隙充电等是否能提高电池寿命的问题上电池厂家与UPS厂家也有不同的看法。很多电池厂家认为密封电池不需要均充。
先限流后恒压的流电方式是UPS中较为广泛采用的，根据温度来调节充电电压的高低。
根据负载大小及电池容量判定电池的剩余工作时间很重要。另外一般需要有高压告警、低压关机等功能，有效地提高UPS的可用性。
15 绝缘电阻及绝缘强度
标准规定：“UPS的输入端、输出端对地，施加…”。
注意标准里没有输入端与输出端的绝缘要求，也就是说不一定非要采用变压器进行电气隔离。在机房中，隔离变压器能隔离零线和火线，但是不能隔离地线。
如果UPS具有零线、火线接反检测及零地电压高告警性能，则可以满足网络用户等要求。
16 其它
标准中其它指标如电源效率、噪声、EMI、保护功能、抗雷击能力、遥信遥测性能、其它安全要求等与以前标准差不多，不另论述。下面是在标准规定外的一些想法：
(1)功率密度的提高
通信电源中高频开关电源替代了传统相控电源，中小功率UPS中在提高可靠性的前提下，高频化是发展趋势。采用全高频技术可以有效提高功率密度。功率密度的提高可以为用户节省宝贵的安装空间。
(2)智能变速风冷却
风扇是UPS中的易损器件。因为长期全速运行，存在机械磨损。有些厂家建议用户定期维修更换。更好的办法是，DSP可以根据机器内部温度及输出功率大小，自动调节风扇的转速，进而达到延长风扇使用寿命，同时降低噪音及省电。
(3)智能化故障自诊断
当UPS工作时或处于保护时如过流、过压、过功率、过温及部件零器件发生问题时微处理器会采取对应步骤作安全处理，同时以“错误信息”显示于液晶显示器上，让用户或维修人员得知故障所在。
(4)有RS232通信口、继电器接点口，支持SN－MP协议，可以实现UPS独立上网。
|
