UPS 电源和EPS 电源的比较

        摘要分别介绍了UPS 和EPS 的功能、工作原理、分类， 以及常见的后备式、在线式、在线交互式三种UPS 的主要特点。比较了EPS 与UPS 的负载适应性、运行环境要求、应用范围、切换时间， 以及噪音、价格、寿命等参数。
        关键词         UPS       EPS         工作原理           负载适应性
        随着对供电系统的使用安全要求和对供电负荷的保障要求越来越高， UPS （不间断电源） 和EPS （应急电源） 得到了广泛的应用。下面就它们的特点和差别谈谈笔者的理解。
         1 UPS 的组成及性能
         1． 1 UPS 的功能分类及特点
        UPS 是一种包括储能装置， 以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的电源设备。从原理上来说， UPS 是一种集数字电路、模拟电路、自动控制逆变器及免维护贮能装置于一体的电力电子设备。主要功能是当市电中断时及时向用电设备提供电能，并能持续一定时间供电， 在市电出现电压异常及电流杂波时， 还可以进行调节和滤波。UPS 工作原理见图1 。
        目前常见的UPS 有后备式、在线式、在线交互式三种，主要特点如下：
         a . 后备式UPS （或称离线式）， 具备自动稳压、断电保护等UPS 最基础也最重要的功能，虽然一般有10 ms 左右的转换时间， 逆变输出的交流电是方波而非正弦波， 但由于结构简单、价格便宜、可靠性高等优点，广泛应用于微机、POS 机（销售点终端机）等领域。
        b . 在线式UPS，结构较复杂， 但性能完善， 其显著特点是能够持续零中断地输出正弦波交流电， 能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等电源问题。由于需要较大的投资， 通常应用在关键设备与网络中心等对供电质量要求很高的场所。
         c . 在线互动式UPS， 同后备式相比较， 具有滤波功能， 抗市电干扰能力很强， 转换时间小于4 ms，逆变输出为模拟正弦波，所以能配备服务器、路由器等网络设备， 价格远低于在线式， 值得推广应用。后备式UPS 只有当市电中断时或电压低于150～ 170 V 时才启用逆变电路， 正常时由市电直接输出， 通常容量小于3 kV·A。在线式UPS 在市电正常时其输出经整流/ 逆变过程， 同时对蓄电池浮充，市电中断时由蓄电池经逆变器向负荷供电， 即UPS的逆变器一直处于工作状态。在线互动式UPS 介于两者之间。
         1． 2 UPS 容量的选择
        根据负荷特性、计算负荷、冲击电流、过负荷能力、负荷突变状况等选择UPS 容量。1． 2． 1 关于冲击电流当计算机及外围设备投入电源时， 会产生相当大的冲击电流。为避免多负荷同时投入时的冲击电流造成UPS 的瞬间过负荷， UPS 运行时负荷应依次投入或选择UPS 市电运行， 当电流恢复到额定电流值时，再不停电转换到整流器、逆变器供电。
          1． 2． 2 关于过负荷
         UPS 过负荷能力一般在视在功率的1 . 1 倍以上，过负荷超过1. 1 倍应对UPS 进行保护。
          1． 2． 3 发电机与UPS 的配合
         在某些场所中UPS 在市电停电后转换至自备发电机供电， 自备发电机应能提供UPS 启动时的大冲击电流， 而不会影响发电机运行。所以，在选择UPS容量时， 应注意以下几点：
         a . 应选择整流设备启动电流较低的UPS 。如12 脉冲整流器， 则发电机容量应该是整流器的2 倍。
         b . 选择几组UPS 并联， 分组延时启动， 结合斜坡启动功能， 避免所有UPS 同时启动产生过大的冲击电流。
         c . 选择有限制充电电流功能的UPS ， 使发电机启动运行时， 限制充电。可设置充电电流值为0 A， 即在发电机运行时停止充电，从而减少UPS 从发电机吸收功率。
          UPS 工程设计应依据《信息技术设备用不间断电源通用技术条件》（GB / T 14715 - 93）、《不间断电源设备》（GB / T 7260 - 1987）、《低压直流电源设备的性能特性》（GB 17478 - 2004） 等规范。
          2 EPS 的功能及特性
          2． 1 EPS 的功能
         EPS 为应急电源， 是建筑物内出现紧急情况时，为应急照明、疏散指示标志提供集中供电的应急专用电源设备。EPS 应急电源主要采用SPWM （正弦脉宽调制） 技术， 系统主要由整流器、蓄电池组、逆变器、互投装置等组成。它和UPS 一样是以逆变器为核心， 整流器的作用是将交流转换成直流， 实现蓄电池向逆变器供电； 逆变器的作用在于将储能装置中的直流转换成交流，供给负荷稳定持续的电力。互投装置保证电源在市电及逆变器输出间的切换。系统控制器对整个系统进行实时监控， 可以发出报警信号， 同时可通过串行口与计算机连接， 实现对供电系统的微机监控和远程监控。
          2． 2 EPS 的特性
          EPS 供电是为了保障电力供应及消防安全，负荷性质为感性、容性及非线性负荷兼而有之， 而且有些负荷是停市电后才投入工作的， 因而要求EPS 能提供很大的冲击电流， EPS 需要输出的动态特性要好，抗过负荷能力要强。
          EPS 类似于后备式UPS， 平时逆变器不工作， 市电断电时才投入蓄电池供电。一般不对电源进行恒流、恒压处理。通常采用接触器转换， 切换时间为0 . 1 ～ 0 . 25 s ， 自动切换， 可实现无人值守。其优点是： ① 结构较简单， 造价较低， 平时能耗小、无噪音， 不需排烟、防震处理； ② 主机寿命长（15 ~ 20年）， 可适用于电感性、电容性及综合性负荷； ③可与消防联动，实现计算机监控； ④ 性能稳定， 安全可靠； ⑤ 适应恶劣环境，可放置于地下室或配电室， 可就地设置于应急负荷使用场所， 缩短供电线路， 提高供电可靠性； ⑥ 与UPS 相比综合造价较低。EPS 依据《消防应急灯具》（GB 17945 - 2000）和《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB 50303 -2002） 来进行设计、验收。EPS 工作原理见图2。

         3 UPS 和EPS 的比较（见下表）

         EPS 与UPS 相同点在于都具备在市电故障（中断） 情况下继续向负载提供交流电源的功能， 均采用了IGBT 逆变技术和脉宽调制（PWM） 技术， 都有“集中式” 或“分散式” 两种配备方式。所谓“集中式”，就是用一台较大功率负载所有设备， 如果设备
之间距离较远， 还需要单独铺设电线， 大型数据中心、控制中心常采用这种方式， 虽然便于管理， 但布线要求较高， 可靠性较低， 成本较高。“分散式” 配备方式是现在比较流行的一种方式， 即根据设备的需要分别配备，如对一个局域网的电源保护， 可以采取给服务器配备在线式， 各个节点分别配备后备式的方案， 这样配备的成本较低， 并且布线要求较低， 可靠性高。
         EPS 与UPS 的差别和特性在于：a . EPS 在电网突发故障时， 能及时提供应急照明、疏散指示等消防负荷的消防应急电源。而UPS 用来保护用户设备或业务免受损失。
         b . EPS 和UPS 均能提供两路选择输出供电，UPS 为保证供电优质， 选择逆变优先；而EPS 为保证供电可靠和节能， 选择市电优先。两者在整流/ 充电器和逆变器的设计指标和参数上是有差异的。
         c . UPS 由于是在线式使用， 出现故障可以及时报警，并有市电作后备保障， 使用者能及时掌握故障并排除故障， 不会对事故造成更大的损失。而EPS是离线式使用， 是{zh1}一道供电保障，因而其可靠性设计要求更高。如果EPS 在市电故障时不能通过蓄电池应急供电， 将形同虚设， 造成的后果将不堪设想。