诠释通信用不间断电源UPS技术研讨

2025-11-20 09:40:46

摘要：跟着通讯技能发展，对电源提出了越来越高的要求，本文介绍了通讯电源的三级区分办法以及不连续电源（UPS）的重要性，经过分析各种类型UPS的功能特点，提出了在规划通信誉UPS时的前级供电体系、UPS容量核算以及冗余装备的基本思路和办法。

关键词：通讯电源；UPS；双改换式；可用性；冗余装备

1通讯电源的三级区分

电源体系牢靠性是确保通讯体系正常运转的首要条件，为了确保牢靠的供电，由交流电源供电的通讯设备需求选用交流不连续电源（ups）。某些通讯设备对交流电源的电压和频率目标要求很高，也需求由交流不连续电源（UPS）供电。通讯电源能够分为三级，第一级电源为交流根底电源，确保能源供应，但不能确保不连续。直流电源和交流不连续电源（UPS）为第二级电源，首要确保不连续供电。第三级电源为二次电源，首要供应通讯设备内部各种不同交、直流电压的要求。

综上可知，在通讯电源体系中引入UPS是为了以优秀的供电质量向负载接连供电，然后进步供电体系的牢靠性和质量。因此，UPS的功能好坏及其牢靠性就显得十分重要。

2通讯用UPS电特性要求

通讯职业标准对通讯用UPS的电气功能技能要求如表1所示：

在实践规划和装备UPS时，可依据负载特性、电网以及对UPS的具体要求，来确认挑选侧重的电气功能目标。

3典型UPS的组成及特点

UPS的较早方式由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成，飞轮为储能设备，称为动态式UPS。其维护简略，比较安稳，但体系巨大，操作不便，功率低，噪声大，电力质量不高。

跟着技能的进步，动态式UPS逐步被蓄电池做储能设备的UPS所取代，称为静态式UPS，因其具有一系列长处而成为干流，由整流器、充电器、蓄电池、逆变器收拾、静态开关和手动维修旁路开关组成，结构如图1所示。

依据运转原理和结构不同，能够分为后备式UPS、互动式UPS、双改换式UPS、Delta改换式UPS等四种类型。

3.1后备式UPS后备式UPS对市电进行简略的升降压及滤波处理后直接供应负载，当输入电源不符合要求时才由电池供电，绝大多数时刻内负载使用的是市电或经简略处理后给负载供电。具有成本低、部件少、体积小、功率高等长处。但市电/电池供电转化时刻约4～10ms，输出精度低、输出波形差、输出波形为方波，适用于单台核算机体系的断电维护。

3.2互动式UPS互动式UPS，当市电正常时，供应负载为改进了的市电；市电故障时，负载完全由电池逆变供电。双向改换器既可当逆变器，又可作为充电器给蓄电池供电。市电正常时逆变器处于热备份状况而作为充电器给电池充电，故又称为在线互动式UPS，此刻其工作功率可达98%以上。具有输出才能强，不对电网发生谐波搅扰等长处。但输出电压精度和安稳度比较差，能满意一般负载的供电要求。

3.3双改换式UPS双改换式UPS的电路结构如图1所示，这是10kVA以上功率规模的电源最常用的UPS类型。不论有无市电，负载的悉数功率都由DC/AC逆变器供应，能够确保高质量的电源输出。市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转化时刻，具备典型的在线式UPS功能。能够彻底解决市电停电、电压波动、频率不稳、波形失真及电压搅扰等一切输入电源的问题。能够作为通讯局（站）或许关键性负载的首选电源。

因为负载功率100%都由逆变器负担，因而UPS的输出才能不抱负，对负载提出约束条件。并且，其可控输入整流器决定了UPS输入功率因数低，无功损耗大，输入电流谐波成分大于30%，对电网发生很大的污染。

3.4Delta改换式UPSDelta改换式UPS把电网调理技能中的串并联有源滤波技能使用到了UPS电路结构中，适用于功率规模5kVA到1.6MW的使用领域。它一直由逆变器供应负载电压，故有高功能输出特点。并且，Delta改换器也向逆变器输出供电，克服了双改换式UPS对电网发生污染和输出才能差的固有缺陷。

其长处在于过载才能、输出电流峰值系数、输出功率因数等都得到了进步。可是，当市电存在时，Delta改换器承当的最大有功功率为额外的20%左右，而两个改换器承当的无功功率可能为输出功率的1倍。功率是个可变量，只有市电输入为额外值，负载为线性负载时，功率才达到最高值。当输入停电乃至呈现短路时，Delta改换器将进入维护状况，若维护失效，则故障将是毁灭性的。事实上，电网停电或短路时有发生，相比之下，双改换式却不会呈现此现象。

4通讯用UPS的规划

归纳上述各种结构UPS功能的好坏，结合使用实践。我国通讯用UPS简直悉数为双改换结构，为确保体系可用度，通常选用多个双改换单机UPS组成恰当的冗余。在通讯电源体系的实践使用中，规划UPS体系时首要包括以下几个方面的内容：前级供电体系、UPS容量核算、冗余装备等。

4.1前级供电体系UPS向负载供应电压安稳、频率安稳、波形失真度小的高质量电源，且确保完成无连续供电，其前级供电质量很重要。

前级供电体系电源电压及频率要安稳在正常规模内，通常大容量UPS主机输入电压规模为380V±15%。电压过低将使UPS后备蓄电池频频放电，缩短蓄电池的使用寿命。电压过高则简单引起逆变器损坏。并且假如前级电压变化规模过大，会导致逆变器和旁路电源之间的切换被制止或有连续。

转贴于中国论文联盟在UPS供电体系中不应带有其他频频发动的负载，否则其开、闭会呈现瞬间高电压或低电压，导致供电线路上电压波形失真过大，形成UPS市电旁路供电与逆变器供电转化控制电路误动作，从而引起同步控制电路故障。

大多数通讯用UPS都备有发电机组，以解决较长时刻停电时的供电问题。在装备发电机组时，其容量不低于UPS额外输出功率的1.5~2倍，以确保发电机输出电压、频率正常，并改善其波形失真度。

4.2UPS容量的核算通常UPS的容量首先要满意当前负载的需求，同时也要考虑负载性质对UPS输出功率的影响。UPS电源实践可带负载量受负载功率因数的直接影响，对不同的负载功率因数要进行功率折算，UPS容量不宜过大或过小，还应考虑扩容的需求。

在核算UPS容量时，一切共用1台UPS的用电设备额外功率总和即为总负载功率P。UPS的最佳运转负载裕量百分值称为裕度，一般裕度m的值取20%为宜。考虑到通讯职业的特点，功率因数PF取为0.9~0.95。则能够依据负载大小来确认UPS的容量S。

S=

式中：——UPS容量（kVA）；

P——负载有功功率（kW）；

PF——负载功率因数；

m——裕度。

假如以PF取为0.9~0.95，m为0.2，则S=（1.3~1.4）P。可见，在确认UPS容量时，应按照一切负载功率总和的1.3~1.4倍来规划。

4.3UPS冗余装备方法进步UPS体系可用性问题的根本办法是选用多个双改换单机UPS组成冗余。UPS冗余首要有并联冗余、备用冗余、主—从串联冗余和散布冗余等几种方式。

并联冗余UPS由两个或多个单机UPS组成，各单机UPS的输出并联到一个公共的配电体系。体系一般按照个单机UPS装备，其中个单机就足以满意体系的悉数负收拾载用电，再添加一个作为备用。

备用冗余UPS的两个UPS中有一个是主用，另一个是备用。正常时两UPS同步运转，只有主用UPS为负载供电，备用UPS空载运转。当主用UPS故障时，转化为备用UPS供电，故障的主用UPS与负载断开。其控制电路简略，但主用UPS向备用UPS转化时，备用UPS要接受100%额外阶跃负载，故对逆变器的动态功能要求较高。

主—从串联冗余UPS由两个单机UPS按照串联方法衔接，一个是主UPS1，另一个是冗余UPS2。冗余UPS2的输出直接与主UPS1的旁路输入端衔接。当主UPS或冗余UPS需求进行维护时，负载可由另一台UPS供电，此刻负载仍可与市电电源和各种搅扰隔离。

在实践运用中，UPS输出端至负载之间的配电电路往往发生故障。为了既确保UPS输出端的电源牢靠，又确保负载输入端的电源牢靠，规划了散布冗余UPS。其目的是将电源体系的冗余扩展到每一个负载设备，使电源体系的冗余尽可能接近负载设备的输入端。它有两个独立的UPS，每个独立的UPS都能为悉数重要负载供电，构成双母线供电体系。每个UPS体系的输出功率总容量都大于或等于体系负载总容量。经过恰当的配电电路，能够为单电源输入和双电源输入的各种负载设备供电。散布冗余除了进步体系的牢靠性外，还可使体系在线维护和扩容升级变得简单。