摘要：本文结合UPS不间断电源的使用现状，针对UPS的应用说明了运行维护注意的内容，以利于提升UPS的使用效果，发挥UPS的作用。
关键词：UPS；电源系统；电源应用；运行维护
1．UPS的使用现状
UPS是英语Uninterruptible Power Supply的缩写，中文的意思是不间断电源。由于技术的进步，近年来出现了许多大功率、高性能的UPS，并且应用于工矿企业以及数据中心中。UPS的应用，保证了工矿企业和数据中心用户使用的自动化控制系统和计算机系统的用电安全，运行中不会由于供电发生中断而引发的存储器内运行数据的丢失和程序的损坏，自动化运行网络和计算机系统依然可以正常运行，减少了经济损失。当前，国内工矿企业和数据中心应用的UPS多为进口品牌的产品，国产品牌的占有率也逐渐增加。目前应用比较广泛，产销量较大、供电质量可靠的UPS电源多为双变换在线式不间断电源，这类产品使用范围大，应用领域广。提高UPS的维护水平，可以保证UPS的应用效果，延长UPS的使用寿命，保证用户的供电稳定。
2．UPS的工作原理
UPS主要部件有整流器、逆变器、静态旁路以及储能装置——蓄电池等。当UPS在电网供电正常时，通过整流器将交流电变换成直流电，再经过滤波、稳压，将波形稳定的直流电传送给逆变器，受到脉宽调制信号的作用，直流电源被放大变为脉宽调制脉冲，经过逆变器输出滤波后，得到稳压、稳频的交流电。同时，为维持蓄电池的能量，整流后的直流电通过充电器给蓄电池充电。当发生市电异常或中断时，交流电的输入被切断，整流器不再工作，此时蓄电池放电把能量输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，供负载使用。因此，对负载来说，尽管市电已不复存在，但此时负载并未因市电中断而停运，仍可以正常运行。当蓄电池放电结束，UPS会自动切换至静态旁路供电，以控制蓄电池的深度放电。当市电供电恢复后，UPS会自动切换回正常的运行状态，同时给蓄电池充电，实现供电的不间断。当UPS发生过载、短路或逆变器温度过高等重故障时，UPS自动切换到静态旁路，采用市电直接供电的方式给负载提供电源。
3．UPS的运行维护
3.1 UPS主机的维护
首先，在选定UPS容量的时候，要考虑负载量。尽管很多厂家生产的UPS能够做到在100%负载下长期运行，但是不建议UPS长期在满负载状态下工作，会造成UPS整流器及逆变器的过热，影响UPS的使用寿命。除此之外，还会影响到将来系统增容问题。也不能过度轻负荷运行，因为UPS带载过轻有可能造成停电时电池的深度放电，会明显降低电池的使用寿命。负载量控制在额定容量的50%～80%较为理想，目前市面上使用较多的高频机在25%负载下的整机效率也高达94%以上，不必担心整机效率过低的问题。
通常条件下，UPS在使用过程中不宜在带负载状态下开机与关机，在带负载启/停的瞬间由于电流过大，会烧毁逆变器的末级驱动元件。所以为了减少UPS故障要杜绝UPS在频繁开/关机条件下使用。
在运行中，还要尽量减少不间断电源从旁路供电切换到逆变器供电的频率，由于从旁路供电切换到逆变器供电时，难以保证这两种不同性质的交流电源的频率、相位和波形畸变度一致，如果这些参数任一发生超差，就会在旁路电源和逆变器电源两条回路之间形成环流，过大的环流会损坏逆变器和静态旁路开关元件。在实际应用中，如果旁路供电与逆变器供电之间存在多次转换现象，UPS易发生损坏。整流器、逆变器和静态旁路是保证UPS正常使用的关键部件，所以对这方面的管理特别重要。因此，针对UPS故障的高发原因要注意尽量减少旁路供电与逆变器供电之间的转换频率。
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最后，为了保证UPS的稳定使用，需要注重日常的维护管理，要定期对UPS进行维护，维护的重点是确定输入、输出、电池侧的接线情况，观察接线柱是否存在老化现象，UPS的风机运转情况是否正常。对于长期运行但无法经常清洁的设备，专门对设备做一次清洁是很有必要的。在长期的维护工作中，有时会碰到电路板的报警，如果对该电路板重新插拔，清洁掉电路板插针周围的灰尘，电路板就会恢复正常。
另外，还要保证UPS处于适当的工作环境温度和湿度。UPS设备对房间的温度有一定的要求。温度偏高，易使机器散热不畅，使晶体管的工作参数产生漂移，影响电路的稳定性和可靠性，严重时还可造成元器件的击穿损坏。设备在长期运行工作期间，机器温度控制在18℃～25℃之间较为适宜。湿度对通信设备的影响也很大。空气潮湿，易引起设备的金属部件和插接件管部件产生锈蚀，并引起电路板、插接件和布线的绝缘降低，严重时还可造成电路短路。空气太干燥又容易引起静电效应，威胁设备的安全。为了保持房间的相对湿度符合标准，可根据具体情况配置加湿器或抽湿机。加湿器和抽湿机可根据房间内温度计的显示数据随时调整。一般说来，机房内的相对湿度保持在40％～60％范围内较为适宜。
3.2 蓄电池的运行维护
蓄电池是UPS系统的储能装置，是关键部位，要保证不间断电源功能的实现，少不了储能装置。缺少电池的UPS仅可以看作是稳压稳频电源。UPS可以实现不间断供电是蓄电池的作用，在外部供电异常时，通过逆变器将蓄电池的直流电转化用交流电，由于有电能的保证可以使负载设备连续得以运行。在当前设计的不间断电源多采用阀控式密封铅酸免维护蓄电池，在蓄电池使用过程中无需添加电解液，使用变得更加方便，但是造成了观测与维护较为困难。“免维护”的会导致对蓄电池在日常应用中缺少必要的管理，会发生由于维护不到位引发的故障。在日常管理中要意识到蓄电池的使用与维护效果会影响到UPS的可靠性与稳定性。
考虑到蓄电池存在多种型号，所以在维护时要考虑到系统的可靠性，对于投资少、可靠性要求高的环境，可以选用短寿命的蓄电池；对于可靠性要求高的系统，要选择长寿命的蓄电池。在维护中要注意定期检查蓄电池的端电压，还要特别关注内阻，由于内阻可以体现出蓄电池的运行状况，所以为了保证电池的容量特性，需要保证蓄电池组具有足够的容量，这可以保证供电中断后的使用效果，还要注意检查电池的连接情况，如果内阻发生异常，需要由厂家专业人事维护。如果蓄电池长时间只充电不放电，为了防止由于“储存老化”发生的损坏，需要定期中断再供电，以激活蓄电池的充放电能力，延长其使用寿命。
加强对蓄电池的运行和性能这两方面的监测，建议配置蓄电池在线监测系统（简称BMS），BMS可以实时地监视蓄电池的外部条件和运行参数，例如电池的组电压、单只电池电压、单只电池内阻、充放电电流、温度等参数。由于UPS在使用中，温度和电压对电池的使用寿命影响最大。温度的升高和电压的浮动都会加速电池极板的腐蚀和电解液的消耗，从而减少了电池的使用寿命。
4．结束语
UPS在保证电力连续性方面发挥着重要的作用，为了保证UPS的应用效果，在日常使用中要注重维护方法，以保证UPS的可靠性和稳定性。
参考文献：
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[4]李剑林，田联房，王孝洪等，PWM整流器负载电流前馈控状策略研究[J]电力电子技术，2016（4）
论文作者:陈金兴
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/16
标签：蓄电池论文; 逆变器论文; 旁路论文; 负载论文; 电池论文; 整流器论文; 市电论文; 《电力设备》2018年第32期论文;