UPS的性能指標(biāo)
一般來說，UPS生產(chǎn)廠家為了說明其產(chǎn)品的性能都在產(chǎn)品說明書中指出其產(chǎn)品已達(dá)到的某些標(biāo)準(zhǔn)或給出方便用戶的指標(biāo)性能說明，這些往往都在產(chǎn)品指標(biāo)欄中給出。UPS用戶通過閱讀產(chǎn)品說明書中的指標(biāo)欄，就可以很快地了解產(chǎn)品概況，這對(duì)選用設(shè)備和使用維護(hù)都是非常必要的。因此下面對(duì)UPS的指標(biāo)給予簡要介紹。
1輸入指標(biāo)
（1）輸入電壓范圍
輸入電壓這項(xiàng)指標(biāo)說明UPS產(chǎn)品適應(yīng)什么樣的供電制式。指標(biāo)中除應(yīng)說明輸入交流電壓是單相還是三相外，還應(yīng)說明輸入交流電壓的數(shù)值，如220V、380V、110V等；同時(shí)還要給出UPS對(duì)電網(wǎng)電壓變化的適應(yīng)范圍，如標(biāo)明在額定電壓基礎(chǔ)上±10％、±15％、士20％、±35％等。當(dāng)然，在產(chǎn)品說明書中也可將相數(shù)和輸入額定電壓分開給出。UPS輸入電壓的上下限表示市電電壓超出此范圍時(shí)，UPS就斷開市電而由蓄電池供電。后備式和互動(dòng)式UPS的輸入電壓范圍應(yīng)不窄于176～264V，在線式UPS的輸入電壓范圍如表1-1所示。
表1-1 在線式UPS的輸入電壓范圍
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項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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I類 |
II類 |
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輸入電壓范圍 |
176~264V |
187~242V |
相電壓：輸入電壓范圍應(yīng)根據(jù)使用電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行選擇 |
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304~456V |
323~418V |
線電壓：輸入電壓范圍應(yīng)根據(jù)使用電網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行選擇 |
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（2）輸入頻率范圍
輸入頻率范圍指標(biāo)說明UPS產(chǎn)品所適應(yīng)的輸入交流電頻率及其允許的變化范圍。在我國大陸地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)值為50Hz，輸入頻率范圍如50Hz±1Hz、50Hz±2Hz、50Hz±3Hz等，這表示UPS內(nèi)部同步鎖相電路的同步范圍，即當(dāng)市電頻率在變化范圍之內(nèi)時(shí)，UPS逆變器的輸出與市電同步；當(dāng)頻率超出該范圍時(shí)，逆變器的輸出不再與市電同步，其輸出頻率由UPS內(nèi)部50Hz正弦波發(fā)生器決定。通信用UPS的輸入頻率范圍為48～52Hz。
（3）輸入功率因數(shù)及輸入電流諧波成分
在電路原理中，線性電路的功率因數(shù)（power factor）習(xí)慣用cosφ表示，其中φ為正弦電壓與正弦電流間的相差角。對(duì)非線性電路而言，盡管輸入電壓為正弦波，電流卻可能是非
正弦波，因此對(duì)非線性電路必須考慮電流畸變。一般定義為
PF=P/S
式中，PF為功率因數(shù)；P為有功功率；S為視在功率。
在非線性電路中，若定義基波電流有效值與非正弦電流有效值之比為畸變因數(shù)，則電流畸變因數(shù)d（distortion）為：
式中，I1，I2，...，In ，分別表示1,2，···，n次諧波電流有效值。若再假設(shè)基波電流與電壓的相位差為φ，則功率因數(shù)PF可表示為：
即非線性電路的功率因數(shù)為畸變因數(shù)與位移因數(shù)（cosφ）之積。
輸入功率因數(shù)是指UPS中整流充電器的輸入功率因數(shù)和輸入電流質(zhì)量，表示電源從電網(wǎng)吸收有功功率的能力及對(duì)電網(wǎng)的干擾。輸入功率因數(shù)越高，輸入電流諧波成分含量越小，表征該電源對(duì)電網(wǎng)的污染越小。在線式UPS的輸入功率因數(shù)應(yīng)符合表1-2的要求，輸入電流諧波成分應(yīng)符合表1-3的要求。
表1-2 UPS的輸入功率因數(shù)
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輸入功率因數(shù) |
技術(shù)要求 |
備注 |
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I類 |
I類 |
Ⅲ類
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100％非線性負(fù)載 |
≥0.99
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≧0.95
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≥0.90
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- |
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50％非線性負(fù)載 |
≥0.97
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≧0.93
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≥0.88
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- |
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30％非線性負(fù)載 |
≥0.94
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≥0.90
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≥0.85
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一 |
表1-3 UPS的輸入電流諧波成分
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輸入電流諧波成分 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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I類 |
II類 |
Ⅲ類 |
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100％非線性負(fù)載 |
<5% |
<8% |
<15% |
2～39次諧波 |
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50％非線性負(fù)載 |
<8% |
<15% |
<20% |
2～39次諧波 |
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30％非線性負(fù)載 |
<11% |
<22% |
<25% |
2～39次諧波 |
2 輸出指標(biāo)
（1）輸出電壓
①標(biāo)稱輸出電壓值：單相輸入單相輸出型UPS或三相輸入單相輸出型UPS為220V；三相輸入三相輸出型UPS為380V，采用三相三線制或三相四線制輸出方式。用戶可根據(jù)自已設(shè)備所需的電壓等級(jí)和供電制式選取相應(yīng)的UPS產(chǎn)品。
②輸出電壓（精度／范圍）：指UPS在穩(wěn)態(tài)工作時(shí)受輸入電壓變化、負(fù)載改變以及溫度影響造成輸出電壓變化的大小。對(duì)于后備式和互動(dòng)式UPS，輸出電壓（精度／范圍）應(yīng)在198～242V范圍內(nèi)。對(duì)于在線式UPS，輸出電壓精度應(yīng)符合表1-4的要求。
③動(dòng)態(tài)電壓瞬變范圍：指UPS在100％突加減載時(shí)或執(zhí)行市電旁路供電通道與逆變器供電通道的轉(zhuǎn)換時(shí)，輸出電壓的波動(dòng)值。UPS動(dòng)態(tài)電壓瞬變范圍≤5％。
表1-4 在線式UPS的輸出電壓精度
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項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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1類 |
II類 |
Ⅲ類 |
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輸出穩(wěn)壓精度 |
｜S｜≤1%
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｜S｜≤1.5% |
｜S｜≤2%
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等級(jí)按照｜S｜的最大值劃分 |
④電壓瞬變恢復(fù)時(shí)間（transient recovery time）：在輸入電壓為額定值，輸出接阻性負(fù)載，輸出電流由零至額定電流和額定電流至零突變時(shí)，輸出電壓恢復(fù)到（220±4.4）V范圍內(nèi)所需要的時(shí)間。后備式和互動(dòng)式UPS的電壓瞬變恢復(fù)時(shí)間應(yīng)≤60ms，在線式UPS電壓瞬變恢復(fù)時(shí)間應(yīng)符合表1-5的要求。
表1-5 在線式UPS電壓瞬變恢復(fù)時(shí)間
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項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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1類 |
II類 |
Ⅲ類 |
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電壓瞬變恢復(fù)時(shí)間 |
≤20ms |
≤40ms |
≤≤60ms |
- |
⑤輸出電壓頻率：頻率跟蹤范圍（range of frequency synchro）指交流供電時(shí)，UPS 輸出頻率跟蹤輸入頻率變化的范圍。UPS的頻率跟蹤范圍應(yīng)滿足48～52Hz，且范圍可調(diào)。頻率跟蹤速率（rate of frequency synchro）指UPS輸出頻率與輸入交流頻率存在偏差時(shí)，輸出頻率跟蹤輸入頻率變化的速度，用Hz／s表示。UPS的頻率跟蹤速率應(yīng)在0.5--2Hz／s 范圍內(nèi)。當(dāng)工作在逆變器輸出狀態(tài)時(shí)頻率（穩(wěn)定度），應(yīng)不寬于（50±0.5）Hz。
⑥輸出（電壓）波形及失真度：根據(jù)用途不同，輸出電壓不一定是正弦波，也可以是方波或梯形波。后備式UPS輸出波形多為方波，在線式UPS輸出波形一般為正弦波。波形失真度一般是對(duì)正弦波輸出UPS來說的，指輸出電壓諧波有效值的二次方和的平方根與基波有效值的比值。UPS輸出波形失真度技術(shù)要求如表1-6所示。
表1-6 UPS輸出波形失真度技術(shù)要求
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UPS類型 |
負(fù)載類型 |
輸出波形失真度技術(shù)要求 |
備注 |
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后備式和互動(dòng)式 |
100％阻性負(fù)載 |
≤5% |
- |
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100％非線性負(fù)載 |
≤8% |
- |
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在線式 |
在線式UPS的類別 |
I類 |
II類 |
Ⅲ類 |
- |
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100％阻性負(fù)載 |
≤1% |
≤2% |
≤4% |
- |
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100％非線性負(fù)載 |
≤3% |
≤5% |
≤7% |
- |
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⑦輸出電壓不平衡度（three phase unbalance）：三相輸出的UPS各相電壓在幅值上不同，相位差不是120°或兼而有之的程度?；?dòng)式UPS輸出電壓幅值不平衡度≤3％，相位偏差 ≤2°。在線式UPS輸出電壓幅值不平衡度≤3％，相位偏差≤1°。
（2）輸出容量
容量是UPS的首要指標(biāo)，包括輸入容量和輸出容量，一般指標(biāo)中所給出的容量是輸出容量，是指輸出電壓的有效值與輸出最大電流有效值的乘積，也稱視在功率。容量的單位一般用伏安（V·A）表示，這是因?yàn)閁PS的負(fù)載性質(zhì)因設(shè)備的不同而不同，因而只好用視在功率來表示容量。生產(chǎn)廠家均按UPS的不同容量等級(jí)將產(chǎn)品劃分為多個(gè)類別，用戶可根據(jù)實(shí)際需要對(duì)UPS進(jìn)行選型，并留一定的裕量。
（3）輸出過載能力
UPS啟動(dòng)負(fù)載設(shè)備時(shí)，一般都有瞬時(shí)過載現(xiàn)象發(fā)生，輸出過載能力表示UPS在工作過
程中，可承受瞬時(shí)過載的能力與時(shí)間。超過UPS允許的過載量或允許過載時(shí)間容易導(dǎo)致UPS損壞。后備式和互動(dòng)式UPS的過載能力應(yīng)符合表1-7的要求，在線式UPS的過載能力應(yīng)符合表1-8的要求。
表1-7 后備式和互動(dòng)式UPS的過載能力要求
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項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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過載能力 |
≥1min |
過載125％，電池逆變模式 |
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≥10min |
過載125％，正常工作模式 |
表1-8 在線式UPS的過載能力要求
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項(xiàng)目 |
技術(shù)要求 |
備注 |
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I類 |
II類 |
Ⅲ類 |
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過載能力 |
≥10min |
≥1min |
≥30s |
125％額定阻性負(fù)載 |
（4）輸出電流峰值系數(shù)
輸出電流峰值系數(shù)指當(dāng)UPS輸出電流為周期性非正弦波電流時(shí)，周期性非正弦波電流的峰值與其有效值之比。UPS輸出電流峰值系數(shù)應(yīng)≥3。
（5）并機(jī)負(fù)載電流不均衡度
并機(jī)負(fù)載電流不均衡度指當(dāng)兩臺(tái)以上（含兩臺(tái)）具有并機(jī)功能的UPS輸出端并聯(lián)供電時(shí)，所并聯(lián)各臺(tái)中電流值與平均電流偏差最大的偏差電流值與平均電流值之比。UPS并機(jī)負(fù)載電流不均衡度應(yīng)≤5％。此值越小越好，說明并機(jī)系統(tǒng)中的每臺(tái)UPS所輸出的負(fù)載電流的均衡度越好。
3 電池指標(biāo)
（1）蓄電池的額定電壓
UPS所配蓄電池組的額定電壓一般隨輸出容量的不同而有所不同，大容量UPS所配蓄電池組的額定電壓較小容量的UPS高些。小型后備式UPS多為24V，通信用UPS的蓄電池電壓為48V，某些大中型UPS的蓄電池電壓為72V、168V或220V等。給出該數(shù)值，一方面為外加電池延長備用時(shí)間提供依據(jù)，另一方面為今后電池的更替提供方便。
（2）蓄電池的備用時(shí)間
該項(xiàng)指標(biāo)是指當(dāng)UPS所配置的蓄電池組滿荷電狀態(tài)時(shí)，在市電斷電時(shí)改由蓄電池組供電的狀況下，UPS還能繼續(xù)向負(fù)載供電的時(shí)間。一般在UPS的說明書中給出該項(xiàng)指標(biāo)時(shí)，均給出滿載后備時(shí)間，有時(shí)還附加給出半載時(shí)的后備時(shí)間。用戶在了解該項(xiàng)指標(biāo)后，就可根據(jù)該指標(biāo)合理安排 UPS的工作時(shí)間，在UPS停機(jī)前做好文件的保存工作。用戶要注意的是該指標(biāo)隨蓄電池的荷電狀態(tài)及蓄電池的新舊程度而有所變化。
（3）蓄電池類型
UPS說明書中給出的蓄電池類型是對(duì)UPS所使用的蓄電池類型給予說明。用戶在使用或維修以及擴(kuò)展后備時(shí)間時(shí)可參考該項(xiàng)說明。
UPS多采用閥控密封式鉛酸蓄電池，一方面是因?yàn)殚y控密封式鉛酸蓄電池的性能比以前有較大改善，另一方面則是因?yàn)殚y控密封式鉛酸蓄電池的價(jià)格比較便宜。目前，通信用UPS也有采用鋰離子電池（磷酸鐵鋰電池）的。
（4）蓄電池充電電流限流范圍
避免充電電流過大而損壞蓄電池，其典型值為10％～25％的標(biāo)稱輸入電流。
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