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. @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

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

https://suyan.moe/posts/65399/ups/

发布于

2022-07-30

更新于

2022-07-31

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