第一篇：數字控制UPS電源技術及應用

數字控制UPS電源技術及應用

傳統的UPS采用模擬電路控制，對于生產廠家和用戶而言，無論是相控技術還是SPWM技術，模擬控制存在諸多局限性。隨著信息技術的發展，高速數字信號處理芯片（Digital Signal Processor, DSP）的出現，使得數字化的控制在更廣闊電氣控制領域中應用有了可能性，也成為主要發展趨勢之一。

一、數字控制UPS的應用優勢

有了高速數字信號處理芯片的支持，采用數字化的控制策略不僅可以較好的解決UPS電源模擬控制里的有關問題，而且還增加了UPS電源模擬控制中很難實現的一些控制功能，其主要應用優勢有：

（1）數字化控制可采用先進的控制方法和智能控制策略，使得UPS的智能化程度更高，性能更加完美。智能化控制代表了自動控制的最新發展階段，繼承了人腦的定性、變結構、自適應等思維模式，也給電力電子控制帶來了新的活力。在高頻開關工作狀態下，逆變電源的模型更加復雜化，這是模擬控制或經典控制理論難以有良好控制效果的，而采用先進、智能化的數字控制策略，就可以從根本上提高系統的性能指標。

（2）控制靈活，系統升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必對硬件電路做改動。數字控制系統的控制方案體現在控制程序上，一旦相關硬件資源得到合理的配置，只需要通過修改控制軟件，就可以提高原有系統的控制性能，或者根據不同的控制對象實時、在線更換不同控制策略的控制軟件。

（3）控制系統可靠性提高，易于標準化。由于數字控制的高可靠性，必然使得整個控制系統可靠性的提高，而且可以針對不同的系統（或不同型號的產品），采用統一的控制板，而只需要對控制軟件做一些修改即可，這對生產廠家而言是有著巨大的吸引力的。

（4）系統維護方便，系統一旦出現故障，可以很方便地通過RS-232或RS-485接口或USB接口進行調試，故障查詢，歷史記錄查詢，軟件修復，甚至控制參數的在線修改、調試。這樣就可以以較低的成本完成自我校正及遠程服務，給廠家的售后服務帶來了極大的方便。

（5）系統一致性好，成本低，生產制造方便。由于控制軟件不會像模擬器件那樣存在差異，所以對于同一控制程序的控制板，其一致性是很好的，也沒有模擬系統中模擬器件調試帶來的差異問題，那么同一控制板的一致性就會比模擬系統高很多。采用了軟件控制，就實現了硬件軟件化，使控制板的體積大大減小，生產成本下降。

（6）易于組成并聯運行系統。由于單位UPS系統均是數字控制，有相應的控制變量代表系統中的狀態量，那么就可以較方便地獲得均流所需要的信息，利用相應的均流算法實現UPS的并聯運行系統。

二、DSP控制的UPS工作流程

DSP控制的數字式UPS電源的工作流程是：當市電正常，輸入電壓、頻率在允許的范圍時，PFC部分對輸入進行功率因數校正，使得該系統的輸入功率因數為0.98左右，同時避免對電網產生污染，輸入的市電經PFC環節變換得到400V直流輸出電壓，為后面的逆變電路提供能量。同時DC/DC部分仍然在正常工作，只是由于電池電壓經過DC/DC電路變換得到360V輸出電壓，略小于市電經PFC變換得到的直流母線電壓，這樣通過二極管就將它和直流母線隔離，DC/DC部分空載運行，處于熱備用狀態。當市電不正常時，市電掉電或者輸入電壓、頻率不在允許的范圍時，市電經PFC得到直流母線電壓迅速降低，當低于360V時，二極管導通，使得直流母線電壓維持在360V,此時逆變器得到的能量是由電池電壓經由DC/DC電路變化得到的直流母線電壓。無論市電是否正常逆變部分均可以正常的工作。一般蓄電池可提供幾分鐘到幾十分鐘的后備供電時間，大容量的電池組的后備供電時間可以達幾個到幾十個小時，對于備有柴油發電機的用戶，可以在市電停電5~10秒之內把柴油發電機投入到UPS電源的輸入端，可以在長時間停電的情況下向用戶提供高質量的正弦波電源。經處理以后的市電同時還送給市電電壓/流相位測量電路，產生市電電壓信號和相位信號，供微處理器電壓/流測量和同步鎖相之用。這樣就實現了對負載的不間斷供電功能。

三、DSP控制的UPS組成結構

UPS要實現數字化控制，那么用更多的模擬器件才能實現的控制功能和算法就可以通過DSP的軟件的編程來實現，所以整個UPS的結構就相比較用模擬器件的實現的UPS的整體結構要簡單得多。如圖1所示下面就是數字化的UPS的整體框圖。主要由輸入功率因數校正、逆變部分、DC/DC等組成。

四、DSP控制的UPS關鍵電路結構

（1）UPS的功率校正電路

輸入功率因數校正電路如圖2所示主要由功率管T5、電感L1、二極管D1、電容C1組成。它為輸入部分提供功率因數校正功能，并且提升電壓至400V.（2）正弦逆變電路結構

正弦逆變電路如圖3所示主要是由電容C1,功率管T1、T2、T3、T4組成的逆變橋，電感L2,電容C2等組成。PFC模塊的輸出經由逆變部分能夠產生負載所需的純正弦波交流電壓。

數字UPS的正弦逆變器是時刻處于工作過程中，其工作原理是通過采樣電路對逆變電路輸出電壓和電流進行采樣，得到的采樣信號輸入到DSP中，對采樣信號進行處理，依照一定的算法和程式來實現正弦逆變電路控制的功能。

（3）DC/DC電路結構

DC/DC電路的構成如圖4所示，主要是由高頻變壓器、功率管T6、T7,整流二極管D33、D34、D35、D36,電容C31等組成。該部分采用直流電壓環反饋控制，變換后的電壓通過二極管D6與PFC的輸出端相連。

由于電池電壓比較低，逆變器對直流電壓的利用率又不高，所以需要DC/DC電路來轉換電池的電壓。DC/DC的電路結構有很多，但是各有優缺點，最常用的就是推挽式直流變換電路這種電路的優點就是驅動電路簡單，輸出功率大。一般被功率要求比較高的負載選作直流變換電路。

（4）UPS其他結構功能

同時通過SCI和SPI來實現整臺UPS的監控程序，通過SCI口和微機進行通信，實現遠程監控是全數化UPS的重要結構功能。

一方面，在UPS運行時出現市電故障或停電時，UPS會利用上述通訊通道向由它供電的計算機網絡傳送因市電故障產生的報警信號。當長時間停電，而電池組的供電電壓要低于臨界放電電壓時，計算機網絡會在UPS電源發出自動關閉命令的驅動下，完成數據的保存和設備的保護。

另一方面，提供一個友好的人機界面，可實時監視UPS的運行參數，方便用戶的參數修改，同時便于用戶查詢UPS運行的歷史記錄。還可在計算機網絡上對UPS進行定時的開機/自動關機操作。為實現上述控制功能，還可以提供RS-232和RS-485通信接口，用戶可根據實際情況任選一種。對于要求執行網絡管理功能的UPS,應配置有簡單的網絡管理協議（SNMP）適配器或適配卡。

隨著數字化技術的發展，DSP技術已經被許多UPS廠商在產品中使用。DSP技術的使用提高了UPS產品輸出電壓的穩定性和純凈程度，同時也提高了UPS產品自身的可靠性。而IGBT技術和高頻技術的應用，大大提高了電源效率，降低了系統噪音和電源自身的電力損耗，也提高了系統的可靠性。UPS的數字化并不是簡單的指在系統中應用了數字器件，如單片機及FPGA等，而是指整個系統的控制應用數字器件的計算能力和離散控制方法來完成。隨著數字處理硬件技術的發展，計算速度的提高，必然促使UPS向數字化方向發展。

輸入功率因數校正因數電路的工作原理，UPS市電通過功率因數校正模塊，來進一步減少來自電網上的干擾，也同時使整個UPS系統的功率因和轉換效率得到提高。功率校正模塊是一個AC/DC變換器，它完成輸入的整流，同時控制輸入電流為正弦波，從而達到很高的輸入功率因數。功率因數校正部分還必須保持直流電壓恒定，不隨輸入的變化而改變。直流電壓又在逆變部分變換成幅值、頻率合適的交流電源。當UPS工作在蓄電池方式時，該直流電源經過DC/DC變換隔離后得到逆變部分所需的直流電壓。

第二篇：UPS電源機房管理制度

中心機房UPS電源管理維護制度、UPS電源應按照學校大型設備管理辦法實行專人管理。管理員應認真，如實，詳細填寫設備運行管理日志，以備后查。、UPS電源是保證機房內計算機設備及其他設備正常運行和數據安全的重要設備，除管理員外，未經許可其他人員不得隨意觸碰控制面板和開、關機。、管理員要定期檢查UPS電源的運行情況，停電時，要隨時監控UPS電源放電情況。、管理員要對UPS電源的運行情況作好記錄，包括UPS電源的充，放電時間，故障及排除情況等，以方便維護和維修。、管理員要了解UPS電源的工作原理，正確區分使用UPS電源供電插座和市電供電插座，UPS電源供電插座不得使用電動工具。、定期對UPS電源充放電。當市電不停時，應每3個月對UPS電源的電池組進行一次維護性放電。、管理員要與UPS電源設備供應商的維護人員保持聯系，出現故障能及時聯系排除。、管理員有責任提供必要的技術支持，幫助指導以及應急處理措施，以便其他崗位能夠有效地檢查、監控和及時處理UPS電源異常情況。9、在值班期間，值班人員發現UPS電源有異常情況要及時報告管理員，并采取適當應急處理措施。

二O一O年十二月

第三篇：智能網絡UPS電源監控技術的研究（定稿）

智能網絡UPS電源監控技術的研究

UPS(UninterruptiblePowerSystem)即不間斷電源，是一種以逆變器為主要元件、穩壓穩頻輸出的計算機電源保護設備。UPS是伴隨著計算機的誕生而出現的。特別是微型計算機的飛速發展，客觀上促進了UPS電源的發展[1]。UPS的基本功能就是停電時能夠接替市電持續地供應電力，由于電子元器件反應速度快，停電的瞬間在4-8ms內繼續供應電力，解決現有電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現象，使我們的計算機系統和網絡運行更加穩定安全。

隨著計算機技術的發展，計算機及其網絡對相應的電力保障提出了更高的要求，在這樣的前提下，智能網絡UPS電源應運而生。智能網絡UPS電源系統，主要是以網絡為管理對象，在UPS主機的輸出端增設RS232，485接El，SNMP(簡單網絡管理協議)卡等類型的通信接13，利用接口經過專用的通信電纜同服務器、路由器、網關等設備上相對應的通信接口相連，把UPS電源與計算機網絡構成一個具有監控功能的智能網絡供電系統。目前UPS網絡智能化技術主要有2個方面：一是與服務器上的軟件協調工作，使UPS除了完成不問斷供電外，還能實現網絡故障報警、事件、數據日志記錄、UPS參數自動測試分折、調節功能等；二是將傳統UPS通過硬件接口與計算機相連，結合特殊設計的軟件，提供完整的電源管理方案，以加強UPS節能功能。

UPS的監控技術主要有三種[2]：(1)基于串行通信方式的監控技術；(2)基于Web的監控技術；(3)基于SNMP的監控技術。

基于串行通信方式的監控技術受通信距離的限制，主要用于局域網中UPS的監控；基于web的監控技術將UPS與一臺主機相連，通過主機上的Web瀏覽器對分布在WAN范圍內的UPS進行監控，定期產生UPS的狀態報告(包括UPS狀態和電池狀態)并轉換成一定的格式文件，以便于UPS的管理、診斷、事件處理，保證電力或UPS故障時計算機系統的安全關閉，使UPS處于健康的運行狀態，提高電力故障時計算機網絡的可用性。它的便利在于無需對現有的電源系統作任何改造。但是通過主機上網，通信監控軟件安裝在系統主機上，它工作時需要占用大量主機資源，如果UPS的信息量很大，勢必會影響到主機的穩定運行和性能。基于SNMP的監控技術主要用于UPS數量多、分布廣的企業級網絡中。給UPS配個網卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里，把UPS作為網絡中的獨立節點進行控制和診斷，通過網絡訪問自己的計算機和網站，或通過串口與網絡訪問監控系統對電源系統進行遠程監控或網絡關機，實時提供UPS的電流、電壓、電池后備時間和負載量的狀態分析，出現故障時及時通知用戶，以便系統管理員可以迅速簡便地判斷出電源故障的發生處并迅速得以解決，使對網絡性能的影響減至最小，并能定時開關UPS和系統實現UPS的自檢等。這種方式的UPS系統反映靈敏，可操控性強，應用范圍十分廣泛。下面主要論述基于SN—MP監控技術的智能網絡UPS系統。

一個完整的智能網絡UPS系統硬件部分應當至少包含整流濾波部分、逆變部分、蓄電池系統以及其他的輔助部分，各部分協調一致才能形成一個良好的UPS運行環境，它的系統結構如圖l所示，該系統通過R8232電源發生電路與UPS適配器相連，而UPS適配器代替相應的計算機作為網絡的一個節點接入網絡，也就是說每一個UPS都有其獨市的口地由}，網絡上的其他用戶和網絡管理員只要輸人IP地址，就可看到UPS的任何信息Ⅲ。管理員可以使用網絡內的任何一臺計算機對相應的UPS進行監挎。有特殊情況時，軟件可以通過傳呼、E—mail等方式通知維護人員作出相應的反映，當UPS遇到特殊情況時，也町從網絡內的任何一臺計算機觀察UPS的基本情況，并實施有效的措施。它的基本設計原理如圖2所示。

高度智能的UPS監控技術不僅僅需要硬件系統的支持，更要有相應的電源監控軟件、SNMP管理器的支持，用戶可執行UPS與網絡平臺之間的遠程監控和數據的網絡通信操作，使UPS具有遠程管理能力，成為網絡系統中的重要組成部分。智能化UPS監控系統的軟件部分主要由智能網絡UPS通迅顯示模塊、與計算機的通訊部分和看門狗電路三部分組成。

通迅顯示模塊的主要功能是把UPS使用過程中的各種信息顯示到控制面板上的液晶屏上，主要的硬件連接方式是利用單片機(例如AT89C51)與液晶顯示屏以模接口方式連接；開關機鍵直接與89C51的INTO相連接，以中斷的方式實現系統的開關機功能，同時設計相府的菜單結構以簡化操作。

通訊部分主要負責UPS與計算機之間的通訊，一般采用雙路驅動器／接收器Max232來實現相應的功能。軟件設計中，其接I：l程序主要由發送子程序和通訊口中斷處理接收子程序組成，發送時，先發送一個起始位(低電平)，接著按低位在先的順序發送8位數據，最后發送停止位。接收時，先判斷RXU接收端口是否有起始低電平出現，如有則按低位在先的順序接收8位數，最后判斷RXD是否有高電平出現，如有則完成一個數據接收，否則繼續等待。程序流程圖如下圖所示。其中圖3為發送過程流程圖，圖4為接收過程流程圖。

結論：UPS系統與Internet技術的緊密結合，使得UPS系統比以往任何時候都更易用，也更安全。隨著網絡的廣泛化和全球化。用戶對網絡可用性的要求會越來越高，使UPS從對網絡關鍵設備的保護延伸至對整個網絡路徑的保護，這也對UPS電源的進一步發展提出了更高的要求。

第四篇：UPS電源貨架報告新

UPS電源柜支架分析報告

山東大學CAD/CAM研究所

2010年 7月

1.概述

UPS電池柜支架結構及其尺寸如圖

1、圖2所示，架子材料均為10#槽鋼，焊接制作。

圖1 UPS電池柜支架1

圖2 UPS電池柜支架2

2.有限元模型

2.1建模過程

根據CAD圖紙尺寸，在ANSYS軟件中建立支架幾何模型，如圖3、4所示。

圖3 支架1幾何模型

圖4 支架2幾何模型

2.2材料屬性

10#槽鋼材料為Q235，彈性模量取2.1?105MP，泊松比取0.3，屈服強度為235MPa。

2.3單元劃分

模型采用beam188單元劃分，共有3種截面形狀，截面形狀及其參數如圖5、6、7所示。

圖5 單元截面形狀1

圖6 單元截面形狀2

圖7 單元截面形狀3

圖

5、圖7所示的截面形狀用于模擬兩根槽鋼焊接的情況，總體支架單元劃分結果如圖8、9所示。

圖8 支架1網格劃分結果

圖9 支架2網格劃分結果

2.4約束及載荷

支架1的約束及載荷條件如圖10所示，架子使用時放在樓板上，因此將架子兩端全約束，中段施加豎向位移約束。載荷施加在支架頂部，大小如下： 支架1承受2噸的重量，每邊支架承受1噸。因此頂部支架的線載荷為：

p?F/L?(1000kg?9.8N/kg)/(4?820mm)?3N/mm

圖10 支架1約束及載荷施加

支架2的約束及載荷條件如圖11所示，同樣將架子兩端全約束，中段施加豎向位移約束。載荷施加在支架頂部，大小如下：

支架2承受1.35噸的重量，一邊承受0.35噸，另一邊承受1噸。因此頂部支架的線載荷分別為：

p1?F/L?(350kg?9.8N/kg)/(2?820mm)?2.1N/mmp2?F/L?(1000kg?9.8N/kg)/(4?820mm)?3N/mm

圖11 支架2約束及載荷施加

2.5支反力結果驗證

支架1的支反力結果如圖12所示，支反力在x和z方向都很小，分別為 0.27e-10N和0.45e-12N，可以忽略。Y方向的支反力大小為19680N，由于支架所受載荷為2000kg*9.8 =19600N, 二者誤差僅為0.41%，因此說明支架1所施加的載荷是正確的。

圖12 支架1支反力結果驗證

支架2的支反力結果如圖13所示，支反力在x和z方向都很小，分別為0.31e-14N和0.15e-11N，可以忽略。Y方向的支反力大小為13284N，由于支架所受載荷為1350kg*9.8 =13230N,二者誤差僅為0.4%，因此證明支架2所施加的載荷是正確的。

圖13

支架2支反力結果驗證

3.結果分析

3.1支架1結果分析 支架1的分析結果如圖14、15所示，圖15為支架最大應力局部放大圖。從圖14可以看出支架的最大應力為38.642MP，發生在頂部支架上，遠小于材料的屈服強度235MP。最大變形量為0.35mm，變形量很小，符合要求。

圖14 支架1分析結果

圖15 支架1最大應力局部放大圖

3.2支架2分析結果

支架2的分析結果如圖16、17所示，圖17為支架最大應力局部放大圖。從圖16可以看出支架的最大應力為36.79MP，發生在頂部支架上，遠小于材料的屈服強度235MP。最大變形量為0.33mm，變形量很小，符合要求。

圖16 支架2分析結果

圖17 支架2最大應力局部放大圖

4.結果分析

根據以上分析可以看出，支架1和支架2在承重的情況下變形量很小，最大變形量分別為0.35mm和0.33mm；最大應力值分別為38.6MP和36.8MP,遠遠小于材料的屈服強度235MP，安全系數為6。因此該種支架滿足設計要求。5.梁上作用力

梁上作用力分布如圖18所示：

圖18

梁上作用力分布

第五篇：UPS電源的使用及注意事項

UPS電源的使用及注意事項

UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的不間斷電源。當市電正常時，UPS將市電穩壓或穩壓、穩頻后供負載使用，同時向機內電池充電;當市電中斷時(異常時)，UPS立即在4-10毫秒內或“零”中斷時間內將蓄電池的電源通過逆變轉換的方式向負載繼續供應電力，使負載維持正常的工作，以便保存資料并保護負載的軟硬件不受損壞。

1、準型UPS的使用

標準型UPS一般在市電狀態下無負載檢測功能，靠其中的保險絲進行保護。在進行市電供電的情況下，如果帶載過大，UPS可能繼續工作，但當市電異常轉為UPS逆變工作時，UPS就會因過載保護而關機，嚴重時會造成UPS損壞，以上情況都會造成輸出中斷，給用戶帶來一定的損失。因此在使用標準型UPS前應確認負載總量。

正常使用時，若無市電中斷情況發生，電池應每隔3-6月帶載充、放電一次，放電完畢后，標準型UPS充電時間應不少于10小時。

2、效型UPS的使用

長效型UPS由于采用外接電池組來延長供電時間，外接電池的好壞直接影響到UPS的放電時間，所以在使用長效型UPS時一定要注意電池的質量和保養。

由于長效型UPS外置電池與UPS主機是分開的，相互間由電池連線連接，一般正常使用時不會有什么問題，但是當用戶在裝機或移機時，就會需要進行重新連線，在連線時應注意以下幾個問題：

1)電池連接時電壓極性要正確;

2)先向UPS中輸入市電產生充電電壓，然后將電池與主機進行連接。

3、所有UPS在使用時應注意以下事：

1)UPS接地處理：由于UPS內有超過人體承受能力的高電壓，當發生故障時候，若未接地，可能會導致其金屬殼帶電，危害到人體安全;另外，某些設備對零、地線之間電壓有較高的要求，若未接地，會使得零、地線之間電壓過高而使設備無法工作甚至發生損壞;

2)正常使用時，若無市電中斷情況發生，電池應每隔3月帶載放、充電一次，放電完畢后，UPS充電時間應不少于10小時;

3)如果UPS長期處于閑置狀態，應每隔3月空載沖、放電一次;

4)電池的外部環境要求以22-28℃為宜，避免陽光直射并做好防塵處理;

5)室溫條件下，長期處于浮充狀態運行時的密封鉛酸電池壽命為3-5年，應根據實際情況及早做好備用蓄電池的購置與預使用狀態調試。

UPS電源操作規程講解

UPS是不間斷電源(uninterruptiblepowersystem)的英文簡稱,是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。

UPS電源的使用須有一套嚴格科學的操作規程：

(1)UPS電源的場所擺放應避免陽光直射，并留有足夠的通風空間，同時，禁止在UPS輸出端口接帶有感性的負載。

(2)使用UPS電源時，應務必遵守廠家的產品說明書有關規定，保證所接的火線、零線、地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。比如，美國某品牌UPS電源的交流輸入接線與我國的交流電輸入插座的連接方式正好相反。還有例如EAST〈東方〉的三相UPS需要注意相序問題，否則會出現相序錯誤報警，其他品牌也是如此。

3)嚴格按照正確的開機、關機順序進行作，避免因負載突然加上或突然減載時，UPS電源的電壓輸出波動大，而使UPS電源無法正常工作。

(4)禁止頻繁地關閉和開啟UPS電源，一般要求在關閉UPS電源后，至少等待6秒鐘后才能開啟UPS電源，否則，UPS電源可能進入“啟動失敗”的狀態，即UPS電源進入既無市電輸出，又無逆變輸出的狀態。

(5)禁止超負載使用，廠家建議：UPS電源的最大啟動負載最好控制在80%之內，如果超載使用，在逆變狀態下，時常會擊穿逆變三極管。實踐證明：對于絕大多數UPS電源而言，將其負載控制在30%～60%額定輸出功率范圍內是最佳工作方式。

(6)定期對UPS電源進行維護工作：清除機內的積塵，測量蓄電池組的電壓，更換不合格的電池，檢查風扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。

使用時注意并檢查設備部件

1)現場觀察UPS顯示控制操作面板，確認山特UPS電源液晶顯示面板上的各項圖形顯示單元都處于正常運行狀態，所有電源的運行參 數都處于正常值范圍內，在顯示的記錄內沒有出現任何故障和報警信息。

2)檢查是否有明顯的過熱痕跡。

3)觀察UPS所帶負載量，和電池后備時間是否有變化，如有變化檢查有無增加負載、負載現在的運行情況和負載是否有不明故障。

4)注意音響噪音是否有可疑的變化，特別注意聽UPS的輸入、輸出隔離變壓器的響聲，當出現異常的“吱吱聲”時，則可能存在接觸不良或匝間繞組絕緣不良。當出現有低頻的“鈸鈸聲”可能變壓器有偏磁現象。

5)確保位于機柜上的風扇的排空氣的過濾網沒有任何堵塞物。

6)當發現UPS的輸出電壓異常升高時，應檢查UPS的濾波電容是否完好

如有可能，記錄上述巡檢結果，分析是否有任何明顯的偏離正常運行狀態的事情發生。