日常生活中精密器械面对断电等电力问题的一种解决方案 --- UPS 介绍

日常中会遇到什么样的电力问题？

1. 断电；
2. 雷击等浪涌冲击；
3. 紧急情况下需要续航支持；

那遇到这些问题，有什么解决办法吗？
选用 UPS 就是一种比较方便的解决方案。

什么是 UPS？

不间断电源（或称UPS，即 Uninterruptible Power Supply）是在电网异常（如停电、欠压、干扰或浪涌（涌浪电流））的情况下不间断的为电器负载设备提供后备交流电源，维持电器正常运作的设备。

通常情况下不间断电源被用于维持计算机（尤其是服务器）或交换机等关键性商用设备或精密仪器的不间断运行，防止计算机数据丢失，电话通信网络中断或仪器失去控制。

UPS 的起源

首个 UPS 专利由约翰 · J · 汉利在1932年11月2日申请，并最终在1934年4月3日获得。
APPARATUS FOR MAINTAINING AN UNFAIL NG AND UNENTERRUPTED SUPPLY OF ELECTRICAL ENERGY

UPS在其发展初期，仅被视为一种备用电源。后来，由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题，会使计算机等设备的电子系统受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失等严重后果，引起巨大的经济损失。
因此，UPS日益受到重视，并逐渐发展成具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。

现代 UPS 的种类

1. 离线式/后备式(offline)

1. 平常市电通过旁路直接向负载设备供电。只有在停电时，才通过逆变器将电池能量转换为交流向负载设备提供电力；
2. 当市电正常时，离线式UPS对市电没有任何处理而直接输出至负载设备，因此对市电噪音以及浪涌的抑制能力较差；
3. 特点：
   1. 存在转换时间；
   2. 保护性能最差；
   3. 结构简单、体积小、重量轻、控制容易、成本低。

2. 在线交互式(line-interactive)

1. 平常由旁路经变压器输出给负载设备，逆变器此时作为充电器。当断电时逆变器则将电池能量转换为交流电输出给负载设备。
2. 特点：
   1. 具双向性转换器设计，UPS电池回充时间较短；
   2. 存在转换时间；
   3. 控制结构复杂，成本较高；
   4. 保护性能介于在线式与离线式UPS之间，对市电噪音和浪涌的抑制能力较差。

3. 在线式/双转换(online/double-conversion)

1. 平常由逆变器输出向负载供电，只有当 UPS 发生故障、过载或过热时才会转为由旁路输出给负载设备；即市电一般情况下是不会直接向负载设备供电的。
2. 特点：
   1. 输出的电力经过UPS的处理，输出电源品质最高；
   2. 无转换时间；
   3. 结构复杂，成本较高；

注：

1. 转换时间：即 UPS 供电由市电切换为内部电池的时间差；
2. 旁路：当 UPS 本身故障时，藉由 UPS 内部的继电器 (Relay) 自动切换至市电，由旁路电路持续供应电力给负载设备，使 UPS 不会因此造成电力中断。旁路

UPS 的一些特色功能

1. UPS 很安静；
2. 容量只决定于电池有多大，所以某些型号还提供外接电池的功能，让用户自行决定后援电力的储备量；
3. 很多 UPS 除了电源输出外，还设计有用于通讯的 USB 接口，可以通知负载设备自身的状态，让负载设备可以做好准备，或者视 UPS 的电池状态来决定是否关机等等；目前很多 UPS 都会兼容市面上有这种需求的负载设备，链接通讯后就会被识别，甚至如 Mac、NAS 等都不需要安装第三方软件，直接通过操作系统就能管理。

还有一些特别的：

1. 癮觀點：你可能沒想過的面向，UPS追求效率與虛擬化管理
2. 据 @Manjusaka 表示，接入 UPS 后，Mac 会调整 SSD 的读写策略。这似乎是一种推测。参考Apple 对 UPS 的设置文档

怎么挑选 USP

请参考 2022年1月UPS不间断电源选购指南

参考文献

1. UPS-Wikipedia
2. UPS不间断电源基础知识
3. UPS电源的基本知识
4. 更改 Mac 笔记本电脑上的 UPS 偏好设置