发布时间：2024-07-14 10:40:14 人气：
如何降低UPS损耗
1、降低器件损耗
高频UPS用到的半导体主要为IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)，二极管以及MOSFET。由于自身结构和工作特性不同，器件损耗构成各有不同：
（1）IGBT
IGBT的损耗是由导通损耗和开关损耗构成。
导通损耗等于导通电流ICE和正向导通压降VCE的乘积：
Pconduct loss-IGBT =VCE-on* ICE
开关损耗：
PTurn on- loss-IGBT =Eon* Fsw
PTurn off- loss-IGBT =Eoff* Fsw
IGBT的开关损耗分为开通和关断损耗，可以用单次关断的损耗（Eon或Eoff）乘以开关频率Fsw。
所以如果要降低IGBT损耗，就需要选择导通压降比较低，开关损耗比较小的型号。由于通常导通压降低和开关损耗小无法同时选择，所以需要判断实际电路中导通损耗比较大还是开关损耗比较大，然后选择收益最大的一个方向挑选IGBT。
随着半导体技术的发展，IGBT也逐渐呈现高效化的趋势，新一代的IGBT通常比上一代损耗更低，所以优先挑选采用最新技术的IGBT也是降低损耗的一个常用手法。
注：部分线路中IGBT的反并联二极管也会产生损耗，选择IGBT时也需要注意二极管特性。
（2）二极管
在UPS中会使用较多的功率二极管，按照电路工作的频率，二极管被区分为高频二极管和整流（工频）二极管，两种二极管的损耗略有差异，本文主要讨论高频二极管的情况。
高频二极管的损耗主要由导通损耗和开关损耗构成；
导通损耗等于正向导通电流IF和正向导通压降VF的乘积：
Pconduct loss-diode-REC =VF* IF
开关损耗主要是由二极管的反向恢复电流引起的：
Pleakage-diode-REC=Ileakage-diode-REC*Vdiode-REC
其中，VR是二极管的反向电压，Qrr是二极管的反向恢复电荷（Reverse recovery charge）， Fsw是电路的开关频率。
二极管的总损耗：
Ploss-diode-REC= Pconduct loss-diode-REC+ Pleakage-diode-REC
如上式所示，如果要降低高频二极管的损耗，需要挑选导通压降小和反向恢复快的二极管。如果工作频率很高，可以考虑使用碳化硅二极管（反向恢复损耗极小）以降低器件损耗。
（3）功率电感
功率电感的损耗由磁芯损耗和线圈损耗组成。磁芯损耗分为磁滞损耗，涡流损耗和剩余损耗，UPS一般工作频率不高，大部分在20KHz左右，磁芯损耗主要由磁滞损 耗和涡流损耗构成，通常磁芯供应商的拟合损耗曲线会包含这些损耗。以CSC sendust 26u磁芯为例，上图就是损耗的拟合公式，先计算出B，再代入工作频率即可得到单位体积的损耗。按照下图的公式，降低B能有效降低磁芯损耗，即可以选择增大磁路截面积或提高频率，降低工作电压等措施来降低磁芯损耗。
例如：以CSC铁硅铝 26u的磁芯为例，如果将磁芯的截面积增加25%，其他条件不变，则B会降低25%，磁芯损耗则会降低45%。
线圈损耗是有电流在导线上流过产生的。通常流过电感的电流包括工频或直流的低频电流和开关频率的高频电流。由于集肤效应的存在，开关频率较高时线圈的交流阻抗会大于直流阻抗，所以设计时如果开关频率较高需要将多股细线并绕来降低集肤效应的影响。
（3）风扇
风扇的损耗主要来自电机，通常电机的损耗和转速的立方成正比，所以在不同负载段适当调整风扇转速，可以适当将各负载段的风扇损耗。
2、降低拓扑损耗
除了以上讨论的降低器件损耗外，通过优化UPS的拓扑结构也可以降低损耗。
在UPS领域，多电平拓扑都大量的应用。相对于以前使用的两电平拓扑，现在常用的二极管箝位型三电平拓扑与传统两电平拓扑逆变器相比，可以减小滤波电感的尺寸和损耗。粗略损耗分析如下：
（1）三电平损耗分析
二极管箝位型三电平逆变器拓扑。电路主要损耗为开关器件的导通损耗、开关损耗以及输出滤波电感损耗。因三相电路3个桥臂的损耗相同，为便于计算，基于A相单相桥臂进行损耗分析。
A相桥臂开关 VS1～VS4的驱动信号 ugVS1～ugVS4与输出电压uo、电流io关系示意图。开关动作情况可根据uo，io的方向分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4 个区域。ugVS1～ugVS4与uo，io的关系由上图可见，在Ⅰ区域中，io方向为负，即流入变换器。当输出高电平时VD1，VD2导通；当输出零电平时VD5，VS3导通。忽略io在一个开关周期中的变化则Ⅰ区域中逆变器单相半导体器件损耗功率为：
PⅠ=f（EswⅠ＋EconⅠ++EconⅠ0）
式中：EswⅠ为Ⅰ区域器件消耗的总开关损耗能量；EconⅠ+为Ⅰ区域输出高电平时器件消耗的总导通损耗能量；EconⅠ0为Ⅰ区域输出零电平时器件消耗的总导通损耗能量；f为输出电压频率。在Ⅱ区域中，io方向为正，即流出变换器。当输出高电平时VS1，VS2导通，输出零电平时VD6，VS2导通。Ⅱ区域导通器件示意图忽略io在一个开关周期中的变化，则Ⅱ区域中逆变器单相半导体器件损耗功率为：
PⅡ=f（EswⅡ＋EconⅡ++EconⅡ0）
式中：EswⅡ为Ⅱ区域器件消耗的总开关损耗能量；EconⅡ+为II区域输出高电平时器件消耗的总导通损耗能量；EconⅡ0为Ⅱ区域输出零电平时器件消耗的总导通损耗能量。
分析可知，Ⅲ区域与Ⅰ区域，Ⅳ区域与Ⅱ区域分别为对偶关系，所以Ⅲ区域的器件损耗与Ⅰ区域相同，Ⅳ区域的器件损耗与Ⅱ区域相同，故三电平逆变器三相半导体器件总损耗功率为：
① Ptotal=3（PⅠ+PⅡ+PⅢ+PⅣ）＝6（PⅠ+PⅡ）
（2）两电平损耗分析
同样根据uo和io的方向，将开关动作情况分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ 4 个区域，则两点平逆变器三相半导体总器件损耗功率可表示为：
② Ptotal*=3（PⅠ*+PⅡ*+PⅢ*+PⅣ*）=6（PⅠ*+PⅡ*）
各分量计算与三电平对应，但修改相应的损耗参数。
十二：两电平逆变器
对比上述① ② 公式，用Mathcad软件可算出三电平和两电平逆变器在相同给定应用条件下的损耗和效率。
按照以下给定值计算：三电平逆变器以IGBT为开关器件，型号为2MBI300U2B-060（600 V/300 A），二极管VD5和VD6型号为1FI150B-060（600V/200 A）；两电平逆变器所用IGBT型号为：
2MBI300UC-120（1 200 V/300 A）；两种拓扑逆变器驱动电阻Rg=5 Ω，工作温度Tj=125 ℃。
理论计算当fs=10 kHz时，三电平逆变器效率可提高1.7%；当fs=20 kHz，三电平逆变器效率可提高2.79%。
可以看出，选择更优的拓扑可以显著提高效率。
3、降低系统损耗
降低系统损耗，从根本上来说，就是保证UPS始终工作在效率最高区间。考虑到UPS的初期投资，可以选用模块化UPS达成这一目的。选用模块化的优点如下。
（1）、按需扩容
模块化一大优势在于可在线扩容，这种设计使得客户不必过于超前规划UPS系统的容量，而是可以在适合的范围内接近负载容量，从而达到最好的效率点。
（2）、模块冗余
UPS系统的可靠性是客户非常看重的指标。一般来说，N+1冗余系统可以满足大部分应用场景的可靠性需求，也是性价比最高的配置方式。一般塔式系统采用N+1只保证了可靠性，但是会导致初期投资较高，并且也会让负载率低于50%，采用模块化机器则不会有这个问题。
（3）、智能休眠功能
图十四：智能休眠
模块化UPS一般具有智能休眠功能，采用这个功能可有效改善因低载带来的低效现象。UPS将根据目前所处负载情况，在留有冗余的前提下，休眠1-2个模块，从而提升其他工作中机器的负载率，使得系统效率得以提升。且原有系统负载率越低，节能效果越显著。以负载率为20%的3+1模块冗余系统为例，通过智能休眠功能，系统将休眠2个模块，使得剩余2台机器负载率达到40%，且这种情况下UPS系统仍保留冗余，即保障1台机器故障时，剩余1台机器仍可正常带载运行。仍以500kW负载为例，空调EER=3:1,休眠前后的节能对比见下：
如今业界UPS最高效率普遍可以达到96%甚至更高，但是提升UPS效率仍然是整个业界一直持续追求的，选用优质器件，更优的拓扑是提升UPS效率的可靠途径，同时模块化UPS智能休眠等特性可以让UPS工作在最佳效率区间。
锂电池或燃料电池，看大众汽车是如何回答？
导读：“就乘用车而言，一切都代表着电池，而实际上却没有任何代表氢。”近日，大众汽车最近发布了电池-电动（BEV）和氢燃料电池（FCV）路径与零排放迁移率的相当有趣的比较，而其得出的结论也让人“大吃一惊”。
氢云链对此进行了一番整理，同时对相关观点进行评述，现在让我们看一下大众汽车对于这个问题的具体细节和解释BEV和FCV之间的区别。
从原理方面来看，BEV配备有相对较大的可充电电池，可为逆变器和电动机提供电力。在FCV的情况下，电池非常小，因为它仅用作电力电子设备/电动机和氢燃料电池之间的缓冲器。燃料电池堆提供电能，消耗氢气，并以高压存储在储罐中。
在将BEV与FCV进行比较时，大众汽车提到了一些研究，这些研究说氢燃料（以及合成燃料）将比驾驶全电动汽车（BEV）更昂贵。原因很简单：生产它们需要更多的能量（与电和充电相比）。
此外，电力越绿色，BEV的优势就越高。事实证明，燃料电池汽车在效率和运营成本方面都非常低效。而FCV唯一的亮点可能是长途重型车辆以及铁路，航空和海上运输-但尚未在商业上得到证明，而且他们预测电池电动卡车也即将到来。
于此同时大众汽车还表示，在长途和重型交通以及铁路，航空和海上运输中。这些部分将仅在能源转型的后期阶段（即2030年以后）进行转换，并与可再生能源的扩张紧密相关。”
“实际上，基于氢的燃料电池技术有一个关键的缺点：就效率和运营成本而言，它效率极低。Horváth＆Partners的研究还对这两种驱动方式进行了比较，这也得到了证实。从客户的角度来看汽车。”
负责技术开发的大众乘用车品牌管理委员会成员FrankWelsch博士说：
“如果我们要认真对待机动性转变和环境目标，我们必须专注于电池驱动。其他一切都浪费了有限的再生能量。”
在效率方面，根据研究，全电动汽车可实现出色的整体“轮对车轮”效率，达到70-90％。
研究总监DietmarVoggenreiter表示“在其“汽车行业未来10到15年”研究中，管理咨询公司最近对未来将建立电池驱动或氢动力电动汽车进行了详细调查。该研究历时六个月。在80名人员/面试伙伴的陪同下，由管理咨询公司本身提供资金。“我们进行这项研究的主要原因是Horváth＆Partners为汽车供应行业的许多客户提供服务。当然，这些客户想知道在汽车供应行业中会有什么期望”
那么，哪种储能系统在为电动汽车提供动力时效率最高，成本效益最高？
对于以电池为动力的电动汽车，在将电能存储在汽车电池中之前，在运输过程中仅损失了8％的能量。当电能转换为驱动电动机时，又损失了18％。因此，根据型号的不同，由电池供电的电动汽车的效率可达到70％至80％。”
氢燃料电池需要2-3倍的能量才能驱动相同的距离，因为整体的“轮对车轮”效率为25-35％。
DietmarVoggenreiter解释到“就氢动力电动汽车而言，损失要大得多：在通过电解生产氢的过程中，已经损失了45％的能量。在剩余的55％的原始能量中，还有55％的能量损失了在车辆中将氢转换为电能时，这意味着氢动力电动汽车的效率仅在25％到35％之间，具体取决于车型。为完整性起见：替代燃料的效率甚至更差。这里的整体效率仅为10％到20％。
具体来说，这意味着在相同距离下，氢能汽车的耗电量比电池汽车多两到三倍。但是我们负担不起这种能源浪费。未来必须尽可能有效地利用稀缺的绿色电力。因此，氢对于乘用车将是一个严重的错误。
波士顿咨询集团（BCG）的专家在Handelsblatt引用的一项研究中警告说：“除了绿色氢的真正潜力之外，现在还有危险的炒作。”Horváth＆/Partners研究得出的结论是相同的结论。
但是，氢提供了非常有希望的前景-尽管不是汽车。该研究的结论是，投资应更多地集中在其他具有生态和经济意义的领域。“我们认为，如果将绿氢投入到能够真正实现长期发展的应用中，则具有巨大的潜力。该研究的合著者弗兰克·克洛斯（FrankKlose）表示：“最重要的是工业，还有重型运输，航空和航运。”
大众汽车结论
多年来，我们多次指出，氢燃料电池汽车存在三个严重缺陷：
车辆的初始成本高（高于电池电）
燃料成本高（比电池电力运营成本高）
缺乏加油基础设施（BEV至少具有某种形式的家庭充电，可满足大多数日常充电需求）
随着电池的能量密度越来越高，FCV的续航优势正在缩小。此外，如果附近没有加油基础设施，则必须去某个加氢站-不一定要沿着路线行驶，这会花费时间和范围。因此，在实际使用中基本上没有范围优势。
“从环境资产负债表的各个角度来看，一切都代表着电池供电的电动汽车。这项技术已经成熟，并且已经为大众市场做好了准备。模型的数量正在稳步增长。随着电池供电的电动汽车的发展，。在可比燃烧发动机的车型的价格水平驱动遗体实惠当前E-车型已经相比之下，氢动力汽车将始终比电池车仍比较贵-由于复杂的技术和高燃料成本驱动程序已经支付。各地氢能汽车每百公里九至十二欧元，而电瓶车每一百公里仅两至七欧元（取决于各个国家的电价）。而长途旅行的话题呢？那将很快不再起作用。使用新一代的电动汽车，续航里程将增加到400至600公里，而充电速度将越来越快。”
“结论很明确：就乘用车而言，一切都代表电池，而几乎没有代表氢。”没有可持续的经济负担得起使用两倍可再生能源来驱动燃料电池乘客的动力。研究负责人DietmarVoggenreiter说：“这不是汽车，而是电池驱动的汽车。”这也是客户的看法：在德国，道路上已经有130,000多个电池汽车，但只有507辆氢能汽车……”
换句话说，除了一些科研项目之外，不要指望大众汽车集团生产氢燃料电池汽车。（来源：insideevs，氢云链翻译）
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
变频调速控制系统在造纸机中的应用 造纸机控制系统
摘 要:随着经济的发展,对工业生产的要求也越来越高。交流变频控制技术的产生,必然会引起工业生产中一场新的变革。交流变频调速控制系统以其可靠性高、调节特性好、稳定节能等优点,在众多速领域得到广泛应用和大力推广。本文着重介绍了交流变频调速控制系统在造纸行业中的运用。
关键词:变频调速控制 恒转矩 恒功率 电流环
中图分类号:TP276 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0129-02
在80年代初期为了顺应工业生产自动化的发展要求,一种新的技术发展起来,开辟了一个全新的电机时代,这种技术被称之为变频调速技术。一改传统电动机的低效能调速方式,变频调速技术运用下的电动机及其拖动负载在无须任何改动即可按照生产工艺要求调整转速输出,大幅度降低了电动机功耗,从而达到系统高效运行的目的。20世纪80年代末,该技术正式引入我国并得到了大力推广。现已在造纸、化工、食品等多个行业的电机传动设备中得到实际应用。
1 变频调速控制系统的优异特性
1.1 高效节能
变频调速控制系统能够根据生产负载的变化情况有效地调节输出功率,有效降低系统的损耗,其节能效能是显著的。
1.2 提高系统控制精度,增强系统稳定性
相对传统的调速方式,交流变频调速控制采用计算机控制技术和交流电动机矢量变换控制技术,采取正弦波脉宽调制方式,具备宽的调速范围、高稳态精度、动态响应快、工作效率高以及可以四象限运行等优异性能,其静、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。
1.3 具备完善的保护功能及对电网的冲击小
变频调速控制运行中,对过压、欠压、电机过热、过流等现象均能自动保护,增长设备安全运行时间,避免小故障引起的设备损坏。电气传动中电机启动电流低,能够减少对电网的冲击,有效保护电网还能达到节点的效果。
2 传动系统电气自动化控制要求
造纸业的传动系统电气控制主要是速度和转矩的控制,调速范围广,启动稳定平滑,控制精度高以及调速反应及时是现代传动控制发展的方向。
2.1 起动要求
纸机的驱动中,对电气传动控制要求极高,启动时转矩的提升要以合适的斜率曲线上升。它常常在控制环路中引入张力控制以控制纸的松紧度,因此整个纸机各传动点的速度协调非常重要。在一条造纸线中,大约有几十个变频控制的传动点,其中相当一部分存在较大的转动惯量,如烘干部。这些大惯量负载在启动时必需进行惯量补偿(在控制软件程序中可根据经验调整),才能使其平滑、稳定地启动运行,避免引起机械连轴器的损坏。同时,在停车时,由于其大惯量的作用,电机将处于发电状态,必须把它回馈给电网,或用设备就地消耗掉。否则,系统母排将会产生过压危及设备。
2.2 速度要求
由造纸工艺流程可知纸机是一个多单元的速度协调控制系统,各个分部间的速度有着较严谨的速度比例关系,否则会造成断纸或者过度松驰影响成纸质量,因此纸机的各部分要有精度较高的稳速性能。纸机正常工作时,工艺上的变化速度的调节范围不大,一般只在10%～15%。在纸机调整时如检查网部毛布、烘干部预热时要低速爬行,车速约为15～20m/min,此时对稳速没有要求。
2.3 分部调速的要求
纸机上的纸受到牵引力的作用在网部和压榨部产生纵向伸长,在干部纵向继续伸长,当纸含水量降低后,纸张减少纵向伸长,进入压光机和卷取机时,纸张再度牵引而伸长,因此在整个造纸生产线中,各个传动部分的速度是不同,这样可以保持纸幅张力,同时纸机各部分的速度必须是可以调节的,每一部分都有几个传动点,每个传动点都是以上游为基准调节速差,这样可以避免纸幅松驰或过度绷紧而断纸。由于造纸机无需频繁起动且工艺要求的频繁变速范围不大,所以保持速度稳定是纸机传动控制的最主要目标。
3 纸机传动系统的结构组成
3.1 公共母线结构
冠龙纸业公司的传动系统采用AB公司(原RELIANCE公司)的AUTOMATION系统和SA3100交流变频器,本系统所有变频器的供电电源采用直流母线式供电,由于系统传动点较多,因而采用分部直流母线供电。分别是网部,压榨部及干部三个整流电源柜,其中网部和压榨部采用直接整流通过公共母线传送到各逆变器的供电方式,而干部由于考虑烘缸断纸机会较多,且烘缸的转动惯量较大,干部变频装置采用直流母线带回馈单元供电方式且这种方式最大的优点是节能。公共直流母线主要应用于多电机大容量传动系统中,其目的主要使系统在制动过程中产生的再生能源加以合理利用和回收。因为各逆变器是挂接在公共直流母线上的,且各电机的容量各不相同,负载的惯量也各不相同,它们的运行及工作状态也不完全一致。采用公共直流母线可使工作在电动状态的电机从母线上获取电能,而某些传动点,可能由于转动惯量大,在减速、停车或被拖动运行时,会处于再生发电状态而向公共直流母线馈电,为其它电机提供电能,从而达到节能的目的,同时也大大均衡了各逆变器的无功能量,功率因素大为提高,电网谐波较低。
3.2 控制系统配置结构
整个系统的组成如图1。它主要由四个系统机架、上位机、sigma、FlexI/O、及远程操作面板、变频器组成。其中A00为总机架,另外三个支架为从支架,系统机架A00在整个系统中起着协调和分派任务的作用。它利用网络卡和网络适配器通过系统BUS与另三个站点机架及SIGMA进行实时通讯。A00总机架还装有两个REMOTEI/O卡,通过现场总线方式分别与现场FLEXI/O及操作面板PANELVIEW进行通讯。并且它还采用MODBUS协议与(外系统)纸机DCS组成以太网通讯。三个从机架除了CPU、内存卡、网络通讯卡外,还装有许多UDC卡,各UDC卡通过光纤与对应的变频器通讯。
3.3 纸机传动的结构原理
纸机的传动由前往后分以下几段:网部,压榨部,前烘干部,施胶部,红外干燥部,后烘干部,压光部。而每一段都有几个传动点,每个传动点都是以上游为基准调节速差。线速度链的给出是由网部给定,纸机提速就是增加速度链的给定值(即网部驱网辊电机),其他传动点即根据设定的速差,自动跟进。当然也可以单点提速。QCS可通过Ethernet链路获得车速改变参数,及时地控制网前流浆箱的各个稀释水阀的喷浆量,从而精确的控制纸张定量。(见图2)
3.4 负荷分配控制
负荷分配结构如图3所示,在造纸机传动控制中多个点带动一块网或多个传动对象,相互施压合成一定力矩且同步运转的情况,需要进行负荷分配控制,例如在纸机网部中(如图3所示),有真空伏辊和驱网辊2个传动点,利用2台不同功率的电动机驱动同一张网,各传动点之间不是刚性的硬连接而是通过网之间的一种软性接触,这是必然会出现两电机之间的负荷分配问题。
负荷分配的原则理论上要求各个传动点表面辊筒的线速度一致。但由于各传动点的电机功率所驱辊筒的直径及包角都不同,因而具体分配原则也不同,在本系统中驱网辊(主传动)与真空伏辊(从传动)的负荷分配一般设为40%～60%之间。
在控制过程中(如图4所示),运用AUT OMAX机架内部的PID调节器,主传动的电流实际值作为给定值,从传动的电流实际值作为反馈值,经PID调节后生成的输出作为附加给定叠加到速度给定通道,从而实现负荷分配的控制过程。
参考文献
[1] 王占奎,等.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.
[2] 黄煊,撒继铭.造纸机交流变频调速控制系统[J].技术文库,2009,12.
三相异步电动机的调速方法有那三种？
1、改变定子电压调速异步电动机的转矩与定子电压的平方成正比，改变定子电压就可以改变电动机的机械特性和转矩，这种方法不适用于普通笼式电机，因为它的转子电阻很小，转速低时电流会急剧上升。
可用于绕线式异步电动机，其转子回路可串电阻或频繁变阻器，大部分转差能量损耗被引到外接电阻或频繁变阻器上，减轻电动机的发热。
2、改变转子电阻调速
这种调速方法只适用于绕线式电动机，在异步电动机的转子电路内串入调速电阻，当负载一定时，转子回路中串接的电阻越大电动机的转速越低，越小转速越高。此方法设备简单，控制方便，初期投资少，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上，属有级调速，机械特性较软。
3、串级调速
较先进的串级调速应用了可控硅逆变器控制的串级调速线路，其优点是能够获得较硬的机械特性，整流元件压降小，设备占地面积小，无旋转部分，噪声小，维护较简单，是绕线式电动机很有发展前途的调速方法之一，其缺点是，转子回路装有滤波用的电抗器，故功率因数较低。
扩展资料：
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力耦合器调速，能量损耗在液力耦合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
怎么选择合适的UPS
1、从最基本的层面看，UPS执行两个基本和补充功能：
调整输入电源，消除公共电网和其它主要电源上最常见的电压骤降和尖峰 通过动态地选择从公共电网、电池、备用发电机和其它可用电源上汲取电力，为电压骤降和短时断电（5分钟到1小时）提供过渡电源2、用于为数据中心的UPS提供这些功能，以满足行业标准和技术规范中对IT电源装置规定的要求。但是，它们提供的保护等级和提供保护的方式不尽相同。市场上出售的UPS一般有三种保护IT设备的拓扑结构：
后备式UPS让设备一直用市电电源工作，直到UPS探测到问题时才切换到电池电源，以保护设备不受电压骤降、浪涌或断电的影响。 在线交互式UPS在市电流入被保护的设备前，根据需要将输入市电电压升高或降低，或者使用电池电源。 双转换UPS将设备从原市电电源上隔离开－将电源从交流转换到直流，然后再转换为交流，以提供最清洁的电源和最高等级的保护。3、最新一代UPS中有一些机型具有多模式行动能力，通常称为“经济模式”或“高效模式”。UPS一般在高效模式下运行，除非电源条件使其有理由切换到保护等级更高的双转换模式。
4、为特定用途（如工业或苛刻环境）也设计了其它拓扑结构，如铁磁谐振式和旋转式设计。本文讲述多数IT环境中使用的典型的静态UPS拓扑。
5、哪种设计适合您的数据中心呢？制造商为这些拓扑设计产品的方式对总体电源性能、数据中心的可用性和总拥有成本有很大的影响。本文对根据使用要求选择最佳UPS内部设计时需考虑的一些重要问题提供一个客观的看法。
不同UPS拓扑研究
6、UPS拓扑可分为两个基本设计类型：双转换式和单转换式。
双转换UPS系统将电源处理两次。输入整流器将交流处理成直流，然后送入输出逆变器中，逆变器再将直流处理成交流电源，送给T设备。在正常运行中，UPS通过整流器和逆变器组合不断地对电源进行双重处理。 如果交流输入电源超出了预定的限定条件，整流器将切断，UPS从电池汲取电力。电池电源通过输出逆变器后输送到IT设备。UPS将一直用电池供电，直到交流输入回到正常的容限内（或电池电量用完，以最先发生的为准）。
单转换UPS系统在正常运行中用输入交流市电电源为输出负载提供所需的交流电力。有些系统使用感应线圈或变压器调节输出电压。这些设计中也包括某些类型的电池充电电路，以确保电池充足电量。7、如果交流输入电源超出了预定的限定条件，UPS会接通其逆变器（在有些设计中，逆变器一直接通，但不加载）。逆变器从电池汲取电流，然后断开交流输入电源，防止从逆变器上将电力反馈到市电电网。UPS将一直用电池供电，直到交流输入回到正常的容限内（或电池电量用完，以最先发生的为准）。
8、在线交互式和后备式系统是最常用的单转换设计中的两个，过去一般用在功率较低的应用场合。在线交互式系统的输入电压范围通常比后备式系统的宽，不使用电池就可通过电源接口将电压调整到可接受的限制范围内。后备式电源系统只简单地将输入交流电源送给所连接的设备，并在需要时切换到电池电源。有些后备式UPS设计也并入了变压器或其它装置，以提供有限的电源调整。
9、新的多模式UPS结合了单转换和双转换技术的精华，具有每种技术的优点。每当UPS的高速线路探测电路检测到电力状况的任何变化时，系统将根据情况自动变换模式：
正常状况：当电力状况在可接受的限制范围内时，多模式UPS以一种高效节能的系统运行－将电压调整到安全的容限内并解决市电电源中出现的常见异常情况。 电力不稳定或短暂扰动：如果交流输入电源超出了为在线交互模式预设的容限，系统将切换到双转换模式。UPS通过整流器和逆变器处理输入电源，使IT设备与输入交流电源完全隔离。 停电或持续电力异常：如果交流输入电源超出双转换整流器的容限（或完全断电），UPS使用电池提供电能，使输出负载保持运行。当发电机上线提供备用交流电源时，UPS使用双转换模式，直到发电机充分稳定下来后，才安全地切换回高效模式。10、这种多模式新技术可提供即时条件下所需的精确的电源保护等级。除非需要，这种装置不在低效/高保护模式下运行。在IT运营中，能源成本代表了单项最大的构成部分，这种策略的能效收益是相当大的。即使小的数据中心每年也可在电费上节约数万美元。较大的数据中心随着时间的增加可节约数百万美元，而不影响数据中心的性能或可靠性。
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