自UPS電源出現(xiàn)以來，它已經(jīng)從最初使用SCR的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)UPS發(fā)展到現(xiàn)在使用全控制電源設(shè)備的智能UPS產(chǎn)品。UPS電源之所以發(fā)展如此之快，主要得益于電子技術(shù)、元器件制造技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展。

得益于供電技術(shù)人員對電能轉(zhuǎn)換模式和方法的不斷深入研究；信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展為UPS電源產(chǎn)品提供了廣泛的應(yīng)用。

 

 

隨著現(xiàn)代通信、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電子工程、國防等高新技術(shù)的發(fā)展，對供電質(zhì)量和可靠性的要求越來越高，特別是必須保證供電的連續(xù)性。

因此，作為一種交流不間斷電源系統(tǒng)，UPS電源將在未來不斷發(fā)展。

目前，電源技術(shù)人員對UPS電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、所用器件和材料、控制方法和手段的研究仍在深入，旨在提高UPS電源的性能，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，提高其可靠性，增強(qiáng)其適應(yīng)性。

根據(jù)目前的研究結(jié)果，可以預(yù)期UPS產(chǎn)品未來的發(fā)展主要圍繞以下幾個(gè)方面。

 

切換到UPS鋰電池作為UPS電源

隨著鋰電池在環(huán)保、安全、重量輕、體積小、溫度范圍廣、儲能高、自放電低等方面的優(yōu)勢，越來越多的UPS電源制造商將順應(yīng)“鋰電池替代鉛酸”的潮流，用UPS鋰電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池。

目前，10%的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)采用了鋰電池UPS電源，未來UPS電源向鋰電池切換的趨勢將更加迅速。

UPS電源在工業(yè)領(lǐng)域、通信基站等領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用，各種高端精密設(shè)備也大幅增加。

因此，對高性能UPS鋰電池的需求也在增加。鋰電池比普通鉛電池有很多優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格相對較高。

 

 

然而，由鋰電池和UPS供電系統(tǒng)組成的儲能系統(tǒng)可以更好地與電網(wǎng)協(xié)調(diào)，降低電力成本。許多發(fā)達(dá)國家現(xiàn)在都在使用UPS鋰電池解決方案，主要有幾個(gè)原因：

① 鋰電池具有高能量密度，因此重量輕、體積小。這大大減少了UPS電源的占地面積。一般來說，數(shù)據(jù)中心會(huì)占用大量空間。

而在一些土地黃金發(fā)達(dá)的城市，如倫敦、新加坡、香港，覆蓋面積大的電池將影響效益。因此，就整體投資回報(bào)率而言，使用鋰電池有利于大大減少足跡。

② 鋰離子電池具有良好的充放電能力，將產(chǎn)生峰谷電價(jià)下調(diào)、填谷等經(jīng)濟(jì)效益。此外，在高峰負(fù)荷下，如果電網(wǎng)不夠，UPS電源中的鋰電池可以進(jìn)行協(xié)同供電，減少市政電力的投入，減少初期投資。

③ 鋰電池的循環(huán)壽命比鉛酸電池長。就生命周期成本而言，鋰離子電池的成本已經(jīng)低于鉛酸電池，因?yàn)樗鼈兊母鼡Q頻率較低。在鋰電池價(jià)格下降、鉛酸成本上升的未來，UPS電源可以通過轉(zhuǎn)向鋰電池為客戶增加價(jià)值。

 

UPS電源高頻

UPS電源的高頻一方面是指逆變器開關(guān)頻率的提高，可以有效地降低設(shè)備的體積和重量，并可以消除變壓器和電感器的音頻噪聲，同時(shí)提高輸出電壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

由于新型開關(guān)器件IGBT的廣泛使用，中小容量UPS逆變器的開關(guān)頻率可以超過20kHz。利用高頻SPWM逆變器來提高逆變器的開關(guān)頻率是目前一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)。

在中小容量UPS電源中，為了進(jìn)一步降低設(shè)備的體積和重量，有必要拆除笨重的工頻隔離變壓器，而高頻隔離的使用才是UPS電源高頻化的真正意義。

高頻隔離可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)：一種是在整流器和逆變器之間增加一個(gè)具有高頻隔離的DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一種是采用高頻鏈?zhǔn)侥孀兤骷夹g(shù)，如圖所示。

 

 

如圖（a）所示，將由一級高頻DC/DC隔離變換組成的高頻隔離UPS電源插入通用（雙變換）在線UPS中。UPS電源具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的特點(diǎn)。

缺點(diǎn)是系統(tǒng)中有兩個(gè)階段的高頻變換，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的損耗增加，效率顯著降低。

如圖（b）所示的高頻鏈?zhǔn)侥孀兤鞯男问浇鉀Q了這個(gè)問題。它將高頻隔離與正弦波逆變器相結(jié)合，通過一級高頻變換獲得100Hz的脈動(dòng)直流，然后通過一級工頻逆變器獲得所需的正弦波電壓。

與高頻直流隔離相比，高頻鏈?zhǔn)侥孀兤髦徊捎昧艘淮胃哳l變換，提高了系統(tǒng)的效率。然而，這種控制形式相對復(fù)雜，目前只有少數(shù)UPS電源使用這種技術(shù)。

 

UPS電源的綠色化

隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，許多高性能、低污染、高效利用電能的現(xiàn)代電氣設(shè)備正在涌現(xiàn)。

例如，網(wǎng)絡(luò)側(cè)電流非常接近正弦可編程開關(guān)電源、高功率因數(shù)UPS電源、IGBT器件變頻調(diào)速器、高頻逆變整流焊機(jī)和MHZ級DC/DC轉(zhuǎn)換器等。

這些基于高頻轉(zhuǎn)換技術(shù)的現(xiàn)代電源設(shè)備和系統(tǒng)具有一個(gè)突出的特點(diǎn)：高效、節(jié)能、無污染。這就是綠色電力產(chǎn)品的目標(biāo)。

要實(shí)現(xiàn)UPS電源產(chǎn)品的綠色化，最重要的工作是提高網(wǎng)絡(luò)側(cè)的功率因數(shù)，減少電力污染。

其次，利用先進(jìn)的變換技術(shù)改善電力開關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，以減少電力開關(guān)設(shè)備損耗和開關(guān)設(shè)備開關(guān)過程中產(chǎn)生的干擾。對于小型UPS電源，可以采用有源功率因數(shù)校正（APFC）來提高網(wǎng)絡(luò)側(cè)功率因數(shù)。

最成熟的方法是升壓功率因數(shù)校正（PFC）。為了改善功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)，提高轉(zhuǎn)換效率，減少干擾，可以利用軟開關(guān)技術(shù)使功率開關(guān)器件在軟開關(guān)狀態(tài)下工作。

 

UPS電源的智能化

大多數(shù)UPS電源，特別是大容量UPS電源，都是連續(xù)運(yùn)行的。檢測UPS電源在運(yùn)行中的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理UPS故障，減少故障或維護(hù)造成的UPS中斷時(shí)間，使UPS真正成為不間斷電源，是UPS電源開發(fā)和生產(chǎn)的目標(biāo)之一，也是UPS用戶最關(guān)心的問題。

 

 

為了實(shí)現(xiàn)這些功能，很難使用通用的硬件電路，只有借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，充分發(fā)揮硬件和軟件各自的特點(diǎn)，使UPS電源智能化，才能達(dá)到上述要求。

智能UPS電源的硬件部分基本上由普通UPS電源加微機(jī)系統(tǒng)組成。通過對各種信息的分析和綜合，微機(jī)系統(tǒng)除了應(yīng)完成UPS電源正常運(yùn)行的控制功能外，還應(yīng)完成以下功能。

① 監(jiān)控運(yùn)行中的UPS電源，并隨時(shí)將采樣點(diǎn)的信息發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。一方面獲取電源的相關(guān)參數(shù)，另一方面監(jiān)測電路各部分的工作狀態(tài)，分析電路各部分是否正常工作。

② 當(dāng)UPS電源出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行故障診斷，指出故障位置，并給出處理故障的方法和途徑。

③ 完成部分控制工作，在UPS電源故障的情況下，根據(jù)現(xiàn)場需要及時(shí)采取必要的應(yīng)急保護(hù)控制措施，防止故障影響面擴(kuò)大。此外，通過整流器部分的控制，根據(jù)不同電池的不同要求，可以分階段對電池進(jìn)行恒流自動(dòng)充電。

④ 自動(dòng)顯示檢測到的數(shù)據(jù)信息，在設(shè)備異常運(yùn)行或故障時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)時(shí)記錄相關(guān)信息，并形成文件供工程技術(shù)人員參考。

 

 

⑤ 根據(jù)技術(shù)手冊中給出的指標(biāo)，進(jìn)行自動(dòng)定期自檢，并形成自檢記錄文件。

⑥ 可以使用該程序控制UPS電源的啟動(dòng)或停止，實(shí)現(xiàn)無人值守。

⑦ 具有信息交換功能，可以隨時(shí)向計(jì)算機(jī)輸入信息或從計(jì)算機(jī)獲取信息。