UPS可靠性指标

　近年来，在设计和生产对UPS技术的诸项改迸措施中，绝大部分都是针对提高输出能力指标和可靠性的。这些措施和新技术对提高可靠性是很有成效的，在选用UPS时应予以特别的关注。
　　
　　用户对UPS提出了严格的要求，比如要求UPS能耐恶劣环境，具有无人值守的能力。这就是可用性，如式(5-2)所示
　　
　　A=MTBF/MTTR+MTBF（5-2）
　　
　　式中A----可用性，其值是一个百分比;
　　
　　MTBF一一表明供电系统可靠性的平均无故障时间，单位是小时，h;
　　
　　MTTR----表明供电系统可维修性的平均修复时间，单位是小时，h。
　　
　　可靠性是指硬件系统多长时间不出故障，而可用性则是指在规定时间内其正常供电的百分比。它不但包括硬件因数，而且也包含人的因素。如式(5-2)所示，如果系统的平均无故障时间MTBF=∞，MTTR就可忽略不计，可实现l00%可用性目标;如果故障后的修复时间MTTR=0，那么供电系统的可用性也可以是l00%。
　　
　　当然，在单机工作的情况下实现100的可用性是困难的。MTBF不可能是无穷大的，但由于各种原因的限制采用一些切实可行的措施来提高可靠性和可用性倒是可能的。比如采用可靠性高的系统，双机冗余系统，N十X模块冗余系统等。从理论上讲是对的，但在实际设计时却往往由于出现偏差而陷入误区。
　　
　　硬件系统是决定UPS主机运行是否可靠的关键性因素，要考察的内容包括生产厂商的技术水平和成熟程度，生产能力和工艺水平;所选用的元件的品种和质量;电路的先进性和成熟程度等。讲到电路形式和先进水平，在目前各种型号的UPS都能满足使用要求的情况下，确切地评论水平高低和性能优劣是很难的，也是无益的，但是电路结构的不断改进必然给UPS带来新的性能，例如SANTAK、APC、LEUMS、EXlDE、DELTA等公同推出的互动式电路结构，尽管各家的电路形式仍有差别，电路成熟程度不一，但是它们有一个共同点，它们都使用了交流调压电路中的功率补偿原理，这对提高效率降低逆变器工作强度，从而提高整机运行的可靠性是绝对有好处的。
　　
　　(1)器件选用。选用器件时应选用性能更强容量更大的功率器件，提高控制和驱动电路的集成化程度，例如大功率高性能的半导体器件1GBT，高集成度和控制功能更强的专用组件，微处理器控制技术，数字化调节技术(代替电位器之类的器件)，减少电路环节之间的转插件等。
　　
　　(2)模块化设计。模块化设计是把电路中与一种功能有关的各电路环节集中在一个单独的结构里，可以很方便地插接更换，或者以冗余方式热插接，这对提高各环节的可靠性和提高整机的利用率(大幅度降低维修时间MTTR)是有效的。
　　
　　(3)冗余配置。冗余配置是采用并联技术，并使并联输出的总容量大于负载容量，使得当一台或几台UPS发生故障时，其他UPS可以继续向负载供电，且其输出容量仍然满足负载的要求。这是一种提高系统可靠性的绝对有效的措施，一级冗余就可把平均无故障时间MTBF提高近一个数量级，有的品牌(例如TMV)还在关键器件和部件上采用冗余设计，其可靠性将得到进一步的提高。UPS并联运行是一项难度较高的技术，它要求并联各台UPS输出同压、同频、同相、均流。当前很多品牌的UPS在这方面都达到较高的水平，只用一块并机板就可以把多台UPS简单地并联起来。
　　
　　(4)在线式UPS的后备运行。UPS最根本的功能是在市电掉电时继续维持对负载供电，后备式和在线互动式UPS是当市电存在时UPS逆变器不工作或者轻载工作，因此它们的输出能力和可靠性极高。而在线式UPS的逆变器始终承担100%的负载功率强度，这对逆变器可靠运行是不利的。IMV和CHLORIDE郡曾提出了在线式UPS的后备运行设想和技术，即在电网电压条件好的地方，UPS本身又在其输入输出部分配置了功能很强的抗干扰电路环节的情况下，在输人电压处在某一范围内时(可设置)，通过智能开关把UPS设置在后备运行方式，逆变器空载运行，这样一来，在线式UPS的输入功率因数，输人电流谐波、效率，输出能力等各项指标存在的问题部迎刃而解了。在电网条件好，而对UPS可靠性要求极高的场合，这种措施未尝不是一种现实可行的设计思想。
　　
　　(5)新的电路结构。UPS技术以日新月异的速度发展着，新的电路结构往往会带来意想不到的效果，美国APCSilconUPS把交流稳压器的电压补偿技术成功地用到了双逆变在线式UPS中，他们用高频开关调制技术取代了一般交流稳压器中的电压补偿器件，在两个逆变器联合作用下，既保留了双逆变在线式UPS的全部功能和高输出电压质量，又完成了电压补偿调节功能，使得双逆变在线式UPS的很多关键指标得到了改善，输入功率因数为0.99，输人电流谐波降低至3%，效率高达97%，输出电流峰值系数、浪涌系数和输出功率因数都不再对负载提出限制，使UPS的输出能力向真实的电网能力靠近了一步。
　　
　　(6)安全认证。安全认证是各国按照自己的国家安全标准，并借鉴了国际通行的标准，由专门机构经过严格的检验认定后对具体型号产品颁发的安全证书。我国的安全认证为"CCEE"认证，即通常所说的"长城"认证，它是由中国电工产品委员会授权有资格的安全实验室在对产品进行严格的安全检查和测试合格的基础上，并对厂家的生产条件和安全保证措施等进行实地审查合格后颁发的电工产品认证合格证书，它对产品安全起到检查监督作用。经过认证的产品可保证在安全性能方面设计合理，器件选择可靠，测试手段有保证，质量保证体系完善。它是产品得以安全使用的基本保证。是与计算机紧密相连的产品，与计算机同属于信息技术类设备，其性能直接关系到使用者的生命财产安全，所以安全指标是一个强制指标，除了需要满足常规的技术指标外，必须通过"CCEE"认证。
　　
　　(7)UPS防雷。UPS为用电设备提供不间断、净化电源，安装在重要设备的前端，所以当雷电直击到低压电源线或在电缆上产生感应雷电时，电源导线上的过电流过电压经过配电系统，首先冲击UPS，而UPS的稳压范围一般单相在160--260V，三相在320--460V之间。要防止瞬间l0--2OkV的雷电冲击波的过电压幅值是不可能的，这就是UPS遭雷击破坏的主要原因。末安装防雷器件的UPS(包括早期生产和目前部分小功率的UPS)，可以说是没有防雷功能，只能对市电网过电压或很小的杂散电流起电源净化和保护作用。当雷击来临时，它本身首当其冲被击坏。