正常运行方式：优化你的操作流程

在国家标准中对正常运行方式是如下叙述的：

正常运行方式（normal mode of operation）下，UPS在下列情况下供电时，最终达到的稳定运行状态。

（1）主电源存在，并处于给定允差之内。

（2）蓄电池已充好电，或者在给定的能量恢复时间内已再充电。

（3）连续运行或可能连续运行。

（4）锁相有效（如有锁相）。

（5）负载在给定范围之内。

（6）输出电压在给定允差内。

（7）在使用UPS开关的地方，旁路有效并在规定的允差之内。

总之就是电源正常、旁路电源正常、负载正常、电池正常和UPS本身正常。

图6-16是UPS正常运行方式电路，QS1、QS2、QS4、QS9是闭合的，维护（手动）旁路开关QS3是断开的，SS是闭合的，SBS是断开的。这个时候，市电输入经输入开关QS1接到整流器上，将交流变成直流，向逆变器供电，并给电池充电。逆变器再将直流变成交流，经过逆变器静态开关SS和输出开关QS4，向负载供电，UPS进入正常运行方式。下面就这5个正常状态来进行逐个分析。

图6-16　UPS正常运行方式电路

1.主输入电源正常

UPS的主输入电源主要包括输入电压、输入频率、输入电压范围、输入频率范围4个参数。当然UPS的额定输入电压一般为两相220 V/230 V/240 V或三相380 V/400 V/415 V，额定输入频率一般为50 Hz或60 Hz。电压和频率参数不需解释，只需要让UPS与电源电压和频率参数相适应就可以了。

但是，输入电压范围和输入频率范围这两个参数就必须认真考虑。一般小容量的UPS输入电压范围大一些，大容量的UPS稍小一些，通常为±15%，也有更大一些的，约为±20%。当输入电压在这样大的范围波动时，UPS能够正常运行。对于电源来说，一般波动不会超过这个范围。例如：380 V/220 V电源，在±15%的波动下，电压为437 V/253 V～323 V/187 V，这个范围不算小。但是也应注意电源本身的电压变动情况，有时当地电源电压白天和夜晚差别很大，只要不经常超过UPS的电压范围也是可以的。当然，用户希望输入电压范围越大越好。不过输入电压越低，要满足额定输出功率，则输入电流也就越大，在选择输入开关、电缆时必须予以注意。有的UPS产品是以降低直流电压或降低输出功率为代价来实现而降低输入电压的最低数值的，这点用户必须予以注意。当电源电压超出这个范围时，UPS就不能由市电电源供电，而转入电池供电运行。

输入电压频率范围是容易被忽视的一个参数。它一般为±5%或±6%，也有±10%的。一般市电频率波动不会超过±5%这个数值。但是在有柴油发电机供电时，选择频率范围大一些为好。如果输入电源频率超过设定的范围，UPS就转入电池运行模式。

对于三相UPS来说，还有电源相序和缺相问题：电源相序必须正确，三相不能有缺相，否则不能开机。但有的用户则要求三相UPS在相序错误及缺相的时候也能正常工作，这是没有必要的，而且还会带来危险。有的时候由于市电输入检修而错误地改变了电源的相序，就会造成UPS不能重新工作，这也是应该防止的。

以上是UPS与市电关系的一个方面，说明市电在怎样的情况下UPS能够正常工作。但反过来说，UPS对市电来说也是一个负载，市电对负载也是有所要求的，那就是要充分利用电源、高效能、无污染。主要考察的参数有两个，即UPS的输入功率因数和输入电流谐波含量。这是两个不同的数值，而又相互联系。UPS给出的这两个参数是UPS在额定负载功率下的数值，当不在额定负载下运行时，这两个参数有所不同，这一点应该注意。

2.旁路电源正常

旁路电源与市电主输入电源一样。主要包括输入电压、输入频率、输入电压范围、输入频率范围4个参数。作为电源工程技术人员尤其要考虑输入电压范围和输入频率范围2个参数。

旁路输入电压范围与主输入电压范围不同，这个电压范围主要考虑在旁路运行时，负载是否能够承受电压的过高过低。旁路电压范围不能定得太大，一般定为±10%，当旁路与主输入是同一个电源时，也能分别设定各自不同的电压范围。在电源电压波动超过±10%，而在±15%之内时，主输入仍能正常工作，不切换为电池运行。而旁路则报警电源超差，逆变器不再与旁路跟踪同步，而进入无旁路的双变换UPS运行。

旁路电源频率范围的确定也与主输入有所不同。它需要考虑负载能够承受多大的频率变化。当然，UPS应该给负载一个频率比较稳定的电源，这个频率范围应该越小越好，双变换UPS就有这个能力。一般UPS旁路电源频率波动仍给出±5%的范围，但在设定逆变器输出跟踪旁路频率范围（也就是输出频率稳定度）时，是可以设定小一些。也就是说，当市电和旁路输入频率在市电频率设定范围之内，UPS仍能在正常模式下运行而不切换为电池运行。如这时超过旁路设定的频率范围，则逆变器不跟踪旁路，而在内部自振频率下工作。这是双变换UPS独有的一种工作模式，也就是不带旁路的双变换UPS。(www.xing528.com)

其他离线式、交互式、Delta技术UPS不具备这种性能。这几种UPS的输出频率就是输入频率，如果频率范围太大，则对负载来说就必须承担很大的频率波动，特别是有柴油发电机供电时，负载是否能承受这样的波动就成为问题。如果频率范围太小，则容易因频率超差而频繁切换为电池运行，也是不利的。

当然，也不能把旁路电源频率设定得太小，特别是有柴油发电机供电的情况，那样就容易造成UPS频繁失去同步，而丢掉了旁路这个冗余功能。

3.电池正常

电池正常是比较简单的，主要分两方面：一方面是电池的存在，即连接有电池，电池开关是闭合的，线路是导通的；另一方面是电池处于浮充电状态，即便是电池放电后，也在电池恢复再充电时进入浮充状态。

4.UPS本身正常

电路板、各个部件工作正常，输出电压稳定正常，跟踪旁路正常，逆变器电压频率与旁路电源频率同步等均正常。此外，UPS本身的工作与负载的情况有关，可能由于负载的不正常，造成UPS不能正常工作。

5.负载正常

首先负载的电压和频率应该与UPS相适应。重要的是负载的大小应在UPS给定的范围内。

每台UPS都有一个标明容量的额定输出功率S，可以 kV·A来度量。紧跟额定输出功率之后，写着一个功率因数。这个功率因数是负载功率因数，它的意思是：在负载的功率因数为给定的数值（电感性）时，UPS能输出给定的额定功率。当负载不是给出的功率因数时，UPS所能达到的功率数值，就不一定是给定的额定值，需要按照UPS厂家给出的“UPS输出功率与负载功率因数的关系”来进行确定。

在国家标准中关于负载功率因数（load power factor）的定义为：在假定理想正弦电压下，用有功功率对表观功率之比表示的交流负载特性。

注意：为实用需要，在制造厂商的技术参数表中，可能规定为包含谐波分量的总负载功率因数。

为正确认识这个参数，有几点特别提醒注意：

（1）这个数据是指电感性负载。有的产品有注明，有的产品未注明，但都是指电感性负载，而不是电容性负载，更不是适用于感性和容性两种性质的负载。

（2）一般小容量的UPS负载功率因数为0.7，大容量的UPS为0.8，现在也有0.9的，如AROS的FT系列；也有为1的，如Delta技术UPS，这是在UPS设计时就确定了的。

（3）这个参数一般是指在线性负载下的数据，不是指非线性负载下的数据。有的UPS注明了这一点，有的未注明。

（4）UPS在非指定的负载功率因数下的带载能力，是由不同厂家不同系列的UPS分别确定的，没有统一的适用各厂家、各系列UPS的数据。

（5）将这个参数称为负载功率因数，是根据各UPS标准得出的，将个别部标称为UPS输出功率因数是不恰当的。

（6）认为负载功率因数与电流峰值因数都是描述UPS带非线性负载能力的参数，也是不对的。负载功率因数是描述在某一特定功率因数下，确定的UPS额定输出功率的，而与带非线性负载无关；峰值因数才是描述UPS带非线性负载的能力的一个参数。

所以说，负载正常时UPS的容量（即负载的功率）必须符合UPS所给出的在某一负载功率因数下的功率数值。超过这个值就可能造成UPS的过载。

UPS所带的负载多为非线性负载，UPS带非线性负载的问题主要有两方面：

（1）UPS都给定了负载电流的峰值因数这个参数。一般UPS给定的峰值因数为3，而最大的非线性负载的峰值因数约为2.7。例如，一个计算机系统的峰值因数约为2.1～2.4。所以UPS给定其峰值因数为3，也就足够了。如果负载有很大的峰值因数，超过UPS所给定的数值，那就必须适当减小负载的功率。

（2）因为非线性负载的种类繁多，但UPS所供给的负载主要是整流滤波型的，所以在国家标准的附录中就给出了一个基准非线性负载。要按照这个给定的基准非线性负载来检验UPS带非线性负载的能力。但是必须要注意一点：这个基准非线性负载，对于单相UPS的最大容量为33 kV·A，三相UPS最大容量为100 kV·A，UPS超过这些容量就要用最大的基准非线性负载（33 kV·A或100 kV·A）再加上线性负载，是否达到UPS的额定容量来进行检测。

UPS的输出还有许多其他的参数，如过载能力、三相不平衡度、静态稳定度、动态稳定度、电压失真度等，在正常运行时，只要负载符合要求、UPS本身正常，这些参数就能正常。