网络供配电实训报告

天津电子信息职业技术学院

暨国家示范性软件职业技术学院

网络供配电施工与管理实训

题 目：网络供配电施工与管理

姓 名：

系 别：

专 业：

班 级：指导教师：

时间安排：XXXX 年X 月X 日 至 XXXX 年X 月X 日

一. 摘要—————————————————————————————— 3

二. UPS 的系统组成及特性———————————————————————4

三.UPS 特点—————————————————————————————5

四. UPS应用领域及作用——————————————————————— 6

五.UPS 发展方向——————————————————————————— 6

六.UPS 系统存在问题————————————————————————— 7

七.UPS 的维护———————————————————————————— 7

八.UPS 注意事项——————————————————————————— 9

九.. 结束语————————————————————————————— 10

十. 参考文献—————————————————————————————11

摘要:

UPS （Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变

器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其

它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负

载使用，此时的UPS 就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事

故停电）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V 交流

电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太

低都提供保护。

UPS 电源分三种，每种不间断电源的工作原理都不一样

1. 在线式:在线式UPS （On-Line UPS）的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市

电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS 就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池

充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转

为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点

是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给“电

感型负载”，例如电风扇，只要在UPS 输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。

2. 后备式:后备式工作原理后备式又称为非在线式不间断电源（Off-Line UPS ），它只

是“备援”性质的UPS ，市电直接供电给用电设备也为电池充电（Normal Mode），一旦市

电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供

电的任务（Battery Mode ），直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，

不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。

3. 线上交错式:在线互动式工作原理线上交错式又称为线上互动式或在线互动式

（Line-Interactive UPS），基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在

线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市

电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命。

关键字:

UPS 电源,UPS 类别, 性能.

一.UPS 的系统组成及特性

对于一

台设计完善的UPS 供电系统而言，这至少应该包括如下的控制部件：

1. 交流输入EM1/RF1滤波器及整流滤波器;2. 免维护密封蓄电池组及其充电

器;3. 采用脉宽调制方式运行的逆变器;4. 控制电路及微处理器芯片所用的直流

辅助电源;5. 各种自动保护控制电路（如：输出过载/短路保护，过压输出/欠压

输出保护，电池电压过低自动保护，直流母线过压保护等）及相关的UPS 电源模

拟流程显示系统 6.UPS电源的市电交流旁路供电←→逆变器电源供电切换装置

及相应的锁相同步控制电路;7. 微处理器及故障“自诊断”检测系统;8. 为实现智

能化UPS 配置而设置的RS232或DB9接口及其相应的电源监控软件。特点:特采

用脉宽调制法控制的整流器、滤波器将不稳压的市电电源变成幅值稳定的直流高

压电源V 1送到逆变器电源的直流总线输入端。当市电电源供电正常时，在微处

理器的调控下，从DC/DC变换器所送出的另一路直流电源的电压V 3小于从整流

器所输出的直流电源电压V 1. 在此条件下，由于二极管D 处于反向偏置状态，所

以，DC/DC直流变换器并不向逆变器提供任何能量。与此同时，逆变器在微处理

器所送的正弦脉宽调制脉冲的调控下，重新将直流电源V 1变成输出波形非常标

准的纯正50HZ 正弦波电源V 4。为区别来自市电电网的正弦波电源V 0, 我们将从逆

变器所输出的正弦波电源称为“逆变器电源”。如果将该逆变器电源V 4同来自市

电电网的普通电源V 0相比，就会发现它具有如下极其优越的电气特性：①由于

在UPS 的逆变器调控电路中建立有由电压负反馈控制电路→微处理器→逆变器

电源输出→电压负反馈控制电路所构成的闭环负反馈控制电路，这样可以确保

UPS 的逆变器向负载提供稳压精度高达±0.5%—±1%的高精度稳压电源。②利用

位于UPS 电源内部的锁相同步电路确保从UPS 的逆变器电源的工作频率为50HZ

③由于在UPS 电源的逆变器中，采用高频（20KHZ-40KHZ ）正弦脉宽调制（SPWM ）

技术，从逆变器所输出的正弦波电源具有非常标准的正弦波形，保证输出电源的

波形失真小。

④可完全消除来自市电电网的任何电压波动，波形畸变，频率波动及干扰可能产

生的任何影响。正是基于这点，UPS 的逆变器电源才可向用户提供毫无干扰的高

质量的纯洁正弦波电源。

⑤确保从UPS 所输出的逆变器电源永远都是处于不间断地向用户的负载供电的

局面。

二.UPS 特点:

UPS不间断电源目前是一种最全面保护设备的电源, 它在使用中不光有稳压功

能、而且还可以在停电时持续供电. 从而避免了在使用中突然停电对设备造成的

影响, 市场上现在一般交流稳压电源分为以下几种;

1. 全自动交流稳压电源(无净化功能, 是属于机械稳压式. 价格便宜、故障率高、

需要定期维护)

2. 精密净化交流稳压电源(有净化、滤波功能, 属于电子稳压式. 价格适中、故障

率低、无需定期维护、使用面广)

3. 参数隔离抗干扰交流稳压电源(有净化、滤波、抗干扰、隔离功能, 属于电子稳

压式. 价格偏高、故障低、使用环境要求高、无需定期维护、精密仪器、航天、

铁路系统用的比较多)

4.UPS 不间断电源是集于了所有稳压电源的功能, 所以现在一些企业单位用UPS

电源取代了稳压电源.

5. 能适应电压波动大, 频率漂移频繁的电网

6. 短路保护、过载保护

7. 电压过高过低保护功能

8. 大电流充电器、可以应用于长时间供电系统

9. 零地电压小、可应应用于高精度仪器仪表设备

10. 采用先进的数字化设计、高速16位数字芯片控制(不是所有厂家的UPS 都是

这么设计, 有的是结构件设计)

三. UPS应用领域及作用

在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突

然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电

压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算

机系统提供高质量的电源.

1. 军用：军用飞机，航天器，服务器，雷达等固定设备及舰船，坦克等移动设备

2. 通信行业：如移动，联通，电信等，他们的服务器以及通信站要保证全天候工

作，不能收到电网的影响，我们很少出现打不出去电话也是因为此。

3. 银行业：比如取款机，服务器等等。

4. 超市，金店等商铺：如果没有后备电源，若夜间突然停电，难免会发生抢劫。

5. 数据中心

6. 工业：为保证工厂运营可持续性，必须保证工厂设备运转正常，此部分UPS

以中端为主。

7. 个人PC ：目前这部分主要以中低端UPS 为主。

8. 实验室或高精设备：某些高端设备只要突然停电就会损坏，损失很大，因

此配备UPS 是必须的。以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要

用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供

应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS 电源就

是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断时, UPS 立即将

机内电池的电能, 通过逆变转换的方法向负载继续供应220V 交流电，使负载维持

正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

四. UPS 发展方向

目 前 采 用 最 新 技 术 的U PS 不 仅 仅 是 一 台 不 间 断 电 源 安 全 和 管 理 设 备， 而 是 一

个 智 能 的 电 源 系 统。 它 除 了 包 含 一 般 不 间 断 电 源 的 整 流、 滤 波、 充 电、 放 电、 逆 变

器 等 外， 还 有 微 处 理 器 控 制、 自 动 识 别 负 载 类 型、 电 池 检 测、L CD 状 态 显 示、 逆 变

器 自 动 适 应 调 整、 风 扇 速 度 检 测、 远 程 监 控 系 统 等。 为 了 提 高 电 源 的 可 靠 性， 还

提 出U PS 串 联、 并 机 冗 余 等 概 念， 不 仅 提 高UPS 的 带 载 能 力， 而 且 提 高 了 其 可 靠 性。

其 次，UPS 在 为 网 络 内 的 计 算 机 及 设 备 提 供 不 间 断 电 源 的 同 时， 设 备 管 理 者 也 要

求 方 便 快 捷 地 检 测、 控 制 和 管 理UPS 的 使 用 状 况。 根 据 应 用 的 不 同 需 要， 定 时 开 关

UPS 电 源、 市 电 故 障 的 报 警、 自 动 关 掉 网 络 服 务 器 等 关 键 设 备。 这 些 需 求 要 求UPS

监 控 软 件 能 适 应 现 代 各 种 电 脑 网 络 平 台 如NT 、N ovell 、Unix( 各 种 版 本) 、OS/2、AS / 400

等， 能 提 供 从R S232 接 口、SNMP 接 口 到Modem 连 接 等 多 种 管 理 方 案。 以SNMP 为 例， 在 一

个 特 殊 设 计 的SNMP 适 配 器 上 附 带 有SN MP A ge nt 软 件 和MIB ， 硬 件 上 还 有 以太网络接口和

RS-232接口。 当 网 管 站 的 请 求 给SNMP Age nt 时，S N MP A gent 即 通 过RS-232 接 口 与UP S" 交 谈

" ， 获 得UPS 的MIB 参 数， 然 后 再 根 据SN MP 协 议 回 传 资 料 到 网 管 站。 其 中 传 输 和 接 收

SNMP 的 帧(frame ) 可 通 过IP 或UDP 传 输 协 议。 通 过 这 个 管 理 程 序， 网 络 可 以 咨 询 侦 测

广 域 网 络 内 的 任 意 一 台UPS 的 状 态 参 数， 以SNMP 的 方 式 回 传 到 网 络 站， 并 转 化 成 图

形 显 示 在 屏 幕 上。U PS 的SN M P 为 广 域 网 提 供 了 更 加 集 中 式 的 管 理、 更 加 良 好 的 环 境

监 督、 网 络 诊 断 以 及 更 好 的 安 全 性 和 通 用 性， 为 网 络 连 线 设 备 提 供 了 更 广 的 软 件

保 护。第 三，U PS 应 考 虑 与 应 用 环 境 的 集 成。 在 机 房 、 智 能 大 厦 等 自 动 化 程 度 较 高

的 电 源 系 统 中， 对 火 灾 报 警 信 号、 温 度 检 测 信 号、 保 安 系 统 等 能 与UP S 触 点 信 号 连

接。 当 火 灾 发 生 时， 报 警 信 号 启 动， 紧 急 关 掉UPS ， 其 他 信 号 也 可 相 应 对UP S 采 取 不

同 措 施。 对 于 这 种 情 况，UPS 应 能 提 供 触 点 信 号 接 口(Contact I nte rface) ， 以 保 证 整 个

系 统 电 源 安 全 的 要 求。随 着 电 源 技 术 的 发 展，UP S 电 源 系 统 与 通 信 网 络 系 统 的 关 系

更 加 紧 密， 已 成 为 系 统 工 程 项 目 中 一 个 不 可 缺 少 的 环 节。 系 统 集 成 商 在 项 目 实 施 中 需 要 充 分 考 虑 到 UPS 电 源 与 及 其 他 设 备 的 集 成， 使 UP S 电 源 与 计 算 机 等 其 他 网 络 设 备 的 管 理 融 为 一 体， 不 仅 保 证 系 统 项 目 的 电 源 安 全 需 求， 又 能 满 足 系 统 项 目 的 电 源 系 统 的 可 管 理 性 和 易 于 维 护。

五. UPS系统存在的问题

随 着 全 球 计算 机 网 络 的 蓬 勃 发 展， 网 络 化、 集 成 化 趋 势 正 以 前 所 未 有 的 深 度 和 广 度 影 响 着 我 们 的 生 活。 但 是 现 在 的 系 统 集 成 概 念 主 要 体 现 在 计 算 机 网 络 设 备 的 集 成， 对 其 他 一 些 设 备 的 集 成 考 虑 不 足。UPS 电 源 系 统 在 网 络 系 统、 智 能 大 厦 等 项 目 中 的 集 成 也 经 常 被 忽 视。

1、 传 统 的UPS 系 统 存 在 以 下 的 问 题：

(1) 单 机 故 障 率 高， 且 经 常 影 响 所 支 持 系 统 的 持 续 工 作。 传 统 的 单 机UPS 没 有 备 用 线 路 或 应 急 方 案， 所 有 的 电 力 供 应 线 路 都 为 单 线， 一 旦 发 生 问 题， 电 力 供 应 中 断 就 在 所 难 免。

(2) 可 扩 展 性 差。 传 统UPS 的 配 置 固 定， 且 不 能 升 级， 如 遇 信 息 系 统 升 级 而 导 致 要 求 提 高 电 力 供 应 能 力 时， 则 只 有 购 买 新 的UPS 系 统。

(3) 可 管 理 性 差。 所 有 的 电 池 或 电 池 组 在 功 能 和 使 用 上 没 有 区 别， 当 其 中 的 某 一 块 电 池 发 生 故 障 后，UPS 管 理 系 统 不 能 进 行 及 时 地 关 闭 和 替 换， 只 能 报 告 发 生 了 系 统 故 障， 然 后 由 管 理 人 员 手 工 进 行 更 换。

(4) 维 护 成 本 高 昂。 传 统UPS 系 统 的 维 护 是 一 项 技 术 水 平 要 求 颇 高 的 工 作， 仅 仅 拿 最 普 通 的 更 换 电 池 来 说， 也 要 求 由 专 业 的 技 术 人 员 来 完 成， 普 通 用 户 根 本 不 可 能 独 立 进 行。

六.UPS 的维护

1 关于后备式UPS 的维护

①在后备式UPS 不间断电源设计中，为降低生产成本，它在市电供电和逆变器供电时都使用同一主电源变压器。该类型UPS 电源处于逆变器供电时，其交流输出火线和零线的位置是固定不变的，用户无法改变其相互顺序。又由于这种UPS 电源的市电输入端的零线就是UPS 电源控制线路的地线。所以，用户在使用这种UPS 电源时，务必遵守厂家产品说明书中的有关规定。

② 对于后备式UPS 不间断电源来说，当它处于由市电供电的后备工作状态时，虽然它具有抗干扰自动稳压功能，但不具备输出短路自动保护功能（一般用交流输入熔断器来实现限流）。因此，对这种类型UPS 的用户来说，不得随意加大交流输入回路中熔断器的容量。只有当这种电源处于逆变器供电状态时，它才同时具有自动稳压和输出短路自动保护功能。

③ 在后备式方波输出的UPS 电源的控制线路中，没有精确调整其方波工作频率的技术手段。因此，当这种电源处于逆变器供电状态时，它的方波工作频率很可能会大大偏离50Hz 。此外，对于方波输出的UPS 电源而言，当它处于逆变器供电时，不宜长期空载运行。

④ 一般的后备式UPS 电源都为用户设置如下电位器来调整其工作点：

1）调整市电供电一逆变器供电工作转换电压的大小；

2）调整逆变器交流输出电压的大小；

3）调整电池充电回路的充电电压的大小。

顺便指出：在线式UPS 电源通常只为用户提供一个调整UPS 电源交流输出电压大小的电位器，具体请参考有关的产品说明书。一般情况下，用户不要调整机内的其他电位器，否则造成UPS 电源控制线路失调，机器将无法正常工作。 ⑤ 方波输出的后备式UPS 电源，其市电供电逆变器供电的转换时间约4-9ms 。这种UPS 电源不能百分之百地保证对负载的可靠供电，如偶然出现一次故障使计算机的工作程序中断和破坏，即计算机产生“自检”操作并不意味着出现了故障。因此，方波输出的UPS 电源不宜用于计算机网络的供电系统中。这里需要补充说明的是：采用双向晶闸管作为静态开关的后备式UPS 电源，其市电供电一逆变器供电的转换时间很短，仅为微秒数量级。

2 UPS 电源使用的其他注意事项

①对于绝大多数UPS 电源来说，当它们处于逆变器供电状态时，一般要求它的负载特性为纯电阻或电容性。当负载为电容性时，其功率因数要求大于0.8。因此，对于那些带电感性负载的用户来说，应注意调整其总的负载电抗，尽可能地满足功率因数大于0.9的条件。否则，UPS 电源实际可承担的负载功率将有所下降。厂家建议：UPS 电源的最大启动负载最好控制在额定输出功率的80％以内。对于正弦波输出的UPS 电源而言，当其负载小于额定输出功率的30％时，它的输出波形失真系数会稍有增大。实践证明：对于绝大多数UPS 电源而言，将其负载控制在额定输出功率的30％-60％范围以内是最佳工作状态。因此，那些对交流输入波形有所要求的用户应该注意这点。

② 目前市售的绝大多数UPS 电源都具有抗干扰自动稳压功能。一般没有必要再外加抗干扰交流稳压器。如果用户一定要用交流稳压器的话，可以将交流稳压器用作UPS 电源的输入级。

③ 选购长延时UPS 电源时，为保证蓄电池能得到高效利用，应选用具有改进型的恒流充电特性的充电器。如果使用一般的截止型恒压充电器，必将导致蓄电池性能迅速恶化。对于长延时UPS 电源而言，往往蓄电池组的成本超过主机成本，所以用户应该注意到这点。

④ 在市电停电期间，若用户使用小型柴油发电机供电，由于柴油发电机的内阻比市电网内阻大得多，有可有导致后备式UPS 电源的交流稳压线路的输出电压值有较大差异。遇到这种情况，用户应重新调整UPS 电源的交流稳压工作点。 ⑤ 长延时UPS 电源中，若选用方波输出UPS 电源作主机，会导致计算机硬件故障率增大。原则上讲，在长延时UPS 电源系统中应选用正弦波输出的UPS 电源作主机

七.UPS 的注意事项

UPS 电源中蓄电池的维护

所有UPS 蓄电池实际可用容量与蓄电池放电电流大小、蓄电池的环境工作温度、贮存时间的长短及负荷特性（电阻性、电感性、电容性）密切相关。如果不能正确地使用UPS 电源，往往会造成蓄电池实际可用容量远小于额定标称容量。为此，在使用蓄电池时需注意以下各点：

①蓄电池过度放电和蓄电池长时间的开路闲置不用，都会使得蓄电池内部产

生大量的硫酸铅，并被吸附到蓄电池阴极上，形成所谓的阴极“硫酸盐化”。结果是造成电池内阻增大，蓄电池的可充放电性能变坏。目前常用的M 型密封式铅酸蓄电池的使用寿命大约为3-5年。

②对于大多数UPS 电源来说，当蓄电池每次放电完后，可利用内部充电回路进行浮充。为保证蓄电池重新置于饱和充电状态，一般需要充电时间为10-12h 。充电时间不够会使蓄电池处于充电不充分状态，蓄电池实际可供使用的容量远远低于标称容量。在市电电压低于200V 时，部分UPS 电源已不能利用其内部充电回路对蓄电池进行饱和充电了。

③有的用户采用降低UPS 电源的实际负载功率或增大蓄电池容量的办法来延长UPS 电源蓄电池的放电时间。

④当UPS 电源的蓄电池在使用中遇到下述情况之一时，要想恢复蓄电池的可充放电特性，应采用均衡充电的办法来解决。所谓均衡充电是把每个蓄电池单元并联起来，用统一的充电电压进行充电。需要对蓄电池进行均衡充电的情况有： a. 过量放电使得蓄电池的端民压低于蓄电池所允许的放电终了电压。对于12V 的M 型铅酸蓄电池而言，其放电终了电压为1.5V 左右；

b.UPS 电源蓄电池组中，各电池单元之间的端电压差别超过1V 左右； c. 长期静置不用的电池（包括新购蓄电池）；

d. 重新更换了电解液的蓄电池。

八. 结束语:

从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能

有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。

九. 参考文献.

(1).邹海洋 2003 信息技术.

(2).候振义, 王义明, “UPS 电路分析与维修”, 科学出版社, 2001

(3) .李成章, “现代UPS 电源及电路图集”, 电子工业出版社, 2001

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