工业ups电源_工业UPS不间断电源工作原理及如何选择

UPS（不间断电源）是所有 DOT 和 ITS 操作的重要解决方案，可提供可靠稳定的电源，因此永远不会有失去通信的风险。本UPS电源指南将探讨什么是UPS以及它可以持续多长时间。此外，我们将探讨不同类型的UPS及其工作原理，并提供有关如何为您的操作选择合适的UPS的提示。

一、什么是不间断电源 （UPS电源）：

在电信、运输和交通控制领域，每天 24 小时监控活动和收集实时数据是成功的关键。任何电力中断都会影响通信并导致社区的安全风险。管理人员需要找到高质量和可靠的解决方案，通过解决断电问题来降低风险。解决方案是不间断电源。

无论是需要备用电源解决方案还是能够克服电能质量问题的高效电源，UPS电源 都是 DOT 和 ITS 运营的重要解决方案。具体来说，工业UPS不间断电源系统是在停电或电源质量降低或损失的情况下提供几乎瞬时电力的电源设备。当电源中断或抑制时，UPS不间断电源主机设备通过从电池中存储的能量供电来激活。 

工业UPS不间断电源设计用于处理主要操作的电源容量，包括交通和运输控制以及通信。使用商用UPS电源电池系统可以防止运营中断以及与潜在的重大电源中断相关的财务、安全和数据丢失。UPS不间断电源系统的容量范围很广，可以根据任何操作的需求进行定制，以最佳形式提供正确的功率。

二、不间断电源 （UPS电源） 是如何工作的：

从最基本的意义上讲，UPS系统的工作方式与备用电池完全相同。当主电网发生故障或以任何方式中断时，例如当电压低于某个阈值时，连接到电网的设备就会断电。这种功率损耗会启动连接的备用电池，为连接的设备供电。这样，系统永远不会停止运行。UPS电源系统还可以通过防止电涌来工作，从而安全有序地关闭和重新激活连接的网络。

UPS不间断电源系统的不同尺寸、形状和配置决定了向连接系统提供多少电力以及提供多长时间。当地交通部门、市政当局、数据中心、运输运营、交通控制网络等都需要工业UPS不间断电源。这些工业UPS不间断电源系统为它们提供电力，即使在初始电源丢失的情况下也能继续其重要操作。

三、不间断电源系统（UPS电源）的优势：

无论在何种情况下，拥有可靠且可访问的 UPS不间断电源备份系统对于保持运营控制至关重要。在容易发生停电、限电和电压波动的环境中运营的 DOT 和 ITS 组织都需要工业 UPS不间断电源系统的保证。

不幸的是，电力干扰会中断交通信号并导致不可预测的结果。ITS网络的中断会给通勤者带来危险，并引发一连串的次级风险，包括拥堵、空气质量问题、噪音污染增加以及由于运输时间增加而导致的生产力和福祉的整体损失。

为电力干扰做好准备有助于防止健康和安全风险、事故、伤害和其他不良情况。UPS不间断供电系统形式的备用交通电源是一种潜在的救生解决方案。它还可以降低运营费用，保护运营免受财务损失，并保护网络硬件和数据。使用可靠的备用电源可以最大限度地减少或消除各种风险。

四、不间断电源系统（UPS电源）的分类：

当我们在选择合适的UPS不间断电源时，了解不同类型的不间断电源系统以及它们的比较非常重要。UPS不间断电源系统由特定的UPS电源拓扑结构制造，一是电源网络中的各种设备和连接是如何相对于彼此进行物理配置或排列的。这些不同的UPS电源拓扑结构决定了它们能够提供的特定电源保护级别。

通常，DOT 或 ITS 可以使用三种 UPS电源 拓扑：

a．备用或离线UPS电源

b．在线互动式UPS电源

c．双转换或在线UPS电源

不同类型的UPS不间断电源系统根据电源在设备中的移动方式进行分类。每种拓扑类型都变得越来越复杂和强大，从最基本的 UPS 备用开始，到作为最高级 UPS 的双转换。以下是每种类型的UPS及其工作原理的概述，并描述了每种系统的独特优点和缺点以及它们最适合的场景，帮助您确定哪种选项适合您的操作。

1．离线或备用不间断电源：

备用不间断电源系统也称为离线式UPS电源。它是最基本的UPS拓扑类型，是一个简单的备用电池系统。这些装置通过电池电源提供轻型浪涌保护备用电源。在常规供电期间，备用UPS不间断电源设备从交流电源获取电源。当电源中断、上升或下降到可接受的限值以下时，待机模式就会激活，从而进入 DC/AC 逆变器。

A．离线或备用UPS电池背电池系统的优点包括：

成本效益： 这些UPS不间断系统更实惠，因为它们经过简化，容量和功能较低。

基本保护： 离线式UPS不间断系统可防止大多数电源尖峰和骤降以及其他异常情况。

用途广泛：备用UPS不间断电源是商业销售点系统、安全系统和其他商业级信息技术网络的合适且多功能的选择。

B．与更先进的UPS不间断电源系统相比，备用或离线UPS电源具有以下缺点：

有限的工业产能：这些UPS系统不适用于大型基础设施网络或重工业用途。

可靠性有限：虽然备用或离线 UPS 备用电池可以防止短期电源变化，但在持续的电压中断期间，它们无法保持完美可靠的电源。

不完美的传输时间：由于离线UPS必须首先感应到主电源已下降或超出可接受的水平，因此它需要将自身切换到离线模式，从而在主电源和备用电源之间产生较小的延迟时间。

备用UPS系统的要点在于它们接受一定范围功率的能力存在差异——范围越宽，消耗电池电量就越少，当电源断电或波动时，可用的备用能量就越多。随着持续或长期的电压浪涌或骤降，电池寿命会更短。

2．在线互动不间断电源：

在线互动式UPS不间断电源设备提供备用备用电池和电源调节。对于在线互动式UPS电源，逆变器是输出的一部分，因此，它始终处于开启状态。由于逆变器反向运行，因此能够在交流输入稳定的情况下为电池充电。当输入发生故障时，它会切换到电池电源并调节电压。

与备用系统相比，这些UPS不间断电源设备具有以下优势：

可接受电压范围更广：备用UPS不间断电源系统由于延长电池寿命而能够接受的功率范围受到限制，而在线互动式UPS电源可以接受更宽范围的输入电压，而无需担心电池寿命。这提供了更全面的保护。

功率调节：在线互动式UPS电源提供电源调节功能，以防止网络遇到的最常见的电源中断问题。它能够监控电压电平并平衡浪涌和骤降。

适用于商业用途： 这些UPS电源型号与备用型号一样，适用于商业用途，包括服务器和网络设备。

在线交互式UPS不间断电源选项的一些缺点包括：

不适用于大型工业基础设施：尽管在线互动式UPS电源能够在不需要诉诸备用电池的情况下纠正功率波动，但它仍然不适合需要持续可靠保护的重要工业用途。

比备用UPS电源贵：这些UPS电源是其提供的电源保护量的经济高效的选择。然而，它们的价格不如备用系统，如果操作不需要线路互动式UPS更好的功率校正功能，这是一个缺点。

电池耗尽风险：在电源故障期间，在线互动式UPS不间断电源系统依靠备用电池进行电源调节。因此，与使用双转换的在线系统相比，在线交互式UPS电源设备往往会更快地耗尽电池寿命。

这些UPS电源型号可自动调节电压。虽然在线互动系统在不耗尽电池的情况下对高电压和低电压条件做出良好响应，但它们可能无法提供 DOT 和 ITS 操作所需的连续且完全不间断的电源。

3．在线或双转换不间断电源：

对于不间断电源系统，只有在线或双转换UPS不间断电源才能完全保护IT基础设施免受电压骤降、尖峰或完全停电等电源问题的影响。术语“双转换”是指输入功率转换为直流电 （DC），然后转换回交流电的过程。通过 AC-DC/DC-AC 设计的双重转换可确保电源不一致和主电源之间的隔离度更高。

在线式UPS电源使用输入的交流电源。利用整流器，将其转换为直流电，通过逆变器为电池和连接的负载供电。这省去了电源转换开关。当主交流电源发生故障时，整流器离开主电路，电池保持功率流向连接到UPS不间断电源的所有设备。当电源恢复时，整流器恢复通过电路承载负载，同时恢复为电池充电。

在线式或双转换UPS不间断电源系统的优点包括：

提供最高级别的保护：由于其能够全面防止所有电源问题，双转换UPS电源为IT网络提供了最高级别的安全性。这有助于防止数据丢失和设备损坏。

再生电力： 在线双转换UPS不间断电源系统可再生自己的电源，而不是调节来自公用事业的原始电源。与离线或在线互动的UPS不间断电源系统相比，这大大提高了电源的质量。

零转移时间：使用在线UPS不间断电源系统，可以为您的基础设施提供持续的交流电源。这意味着在电源中断和转移到备用电池之间没有中断。

对于数据中心、ITS网络和DOT运营，在线双转换UPS不间断电源是最常见和最依赖的UPS电源选项。它为设备负载提供最高水平的电能质量和持续供电。因此，在线系统能够调节频率，减少电压骤降、尖峰或停电的影响。

五、不间断电源 （UPS电源） 输出波的形式：

除了了解UPS不间断电源系统的不同配置外，了解UPS不间断电源系统不同形式的输出波也很重要。根据型号的不同，UPS不间断电源系统要么具有纯正弦波输出，要么具有模拟正弦波输出。波浪输出的类型之所以重要，是因为当网络切换到电池供电时，它决定了电源的质量。

正弦波是一种数学计算，描述了任何给定图形的平滑、振荡和周期性曲线。在电源中，正弦波是一种图形描述，表示交流电信号如何以 60 赫兹的速率从 +120 伏交替到 -120 伏。通过优化正弦波的分布和速率，操作可以提高其电源效率，这是处理电源中断时必不可少的能力。

以下是UPS型号的两个正弦波输出选项的概述。

1．纯正弦波：

这是最高质量的波形。这是交流电源的平滑和重复振荡。工业UPS不间断电源系统使用正弦波输出来操作集成信息技术设备。它可以防止电源从主电源切换到备用电池电源时断电。

归根结底，纯正弦波是最干净的波输出形式，保证为连接到UPS备用电池的任何信息网络产生更好的输出 - 设备越敏感，纯正弦波输出对于更清洁，更平稳的电源就越重要。这是因为纯正弦波有助于保持和提高设备的效率和性能，尽管市电供应中断。

纯正弦波输出的缺点是，具有纯正弦波的UPS型号的成本明显高于具有模拟正弦波的型号。然而，成本差异可以从纯正弦波系统获得的价值中赚回来，因为它具有保护关键电信和技术基础设施的卓越能力，包括智能交通系统和交通部门运营。如果没有它，当发生电力信号中断时，重要的网络设备可能会损坏并无法运行。

2．模拟正弦波：

与纯正弦波相比，模拟正弦波是近似的正弦波输出。模拟的正弦波产生的脉冲看起来像正方形，而不是平滑的曲线。因此，模拟正弦波输出也称为脉宽调制 （PWM） 正弦波。因为它只是纯正弦波的近似值，所以它的输出被认为是质量较低的，因此适用于不需要纯正弦波的平滑度和清洁度的操作类型。

模拟正弦波为连接的设备提供更具成本效益的电池备用电源版本。它的制造成本较低，使其成为备用和线路互动式UPS系统中常见的正弦波输出波形，这些系统作为更实惠或入门级的解决方案进行销售。这些正弦波UPS系统可能更适合不操作敏感设备的小型商业运营。

由于模拟的正弦波输出不能提供纯正弦波产生的平滑曲线，因此它更不稳定，稳定性和可靠性较低。如果由模拟正弦波UPS供电，某些设备类型将意外关闭。因此，使用提供纯正弦波的UPS可以防止意外停机和设备损坏。

六、不间断电源 （UPS电源） 能用多久：

1．UPS不间断电源的容量大小：

现在已经了解了UPS电源的类型和输出波形之间的差异，下一步是确定UPS电源的功率和所需的运行时间。为了使 UPS不间断电源能够为负载提供足够的电力，它需要足够大的功率用来带动我们的设备工作运作。

UPS电源的大小被称为其容量，即UPS电源可以提供多少功率（以瓦特为单位）。要确定UPS电源的容量，必须确定负载，即整个网络使用的总功率。将每台设备的总瓦数相加，即可获得网络负载。如果不确定任何一个设备的瓦数，请查阅用户手册或联系制造商。

2．UPS不间断电源的续航时长：

计算完容量后，接下来需要确定运行时间，或者需要UPS不间断电源持续多长时间。运行时间是UPS不间断电源在电源故障期间可以为所有连接的设备供电的分钟数，因此最短运行时间是操作完成正确设备关闭所需的时间。该时间段取决于UPS不间断电源中的电池在市电供应中断时在停电期间为设备供电的时间长度。

总结：了解负载非常重要 — 负载越高，运行时间越短，运行时间范围越宽，可以使用的 UPS 选项就越多。根据型号的不同，双转换UPS不间断电源可以提供8小时或更长时间的运行时间。总体而言：UPS不间断电源系统的总寿命为 5 到 15 年或更长时间，具体取决于制造商和型号。