简述UPS的新国家标准

 

　　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作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性，而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。

　　线性负载与非线性负载，这本来是一个电工基本原理问题。但是UPS总是要遇到这两类负载，因此必须要有个清晰的认识，才能正确认识和使用UPS.

　　在国标GB/T6270.3中对线性负载和非线性负载都有明确的说明，如下：

　　1、线性负载linearload

　　线性的意思就是 当电压变大的时候  电流也变大，电压除以电流 就是阻值是不变的，常用的电阻就是线性负载。线性负载指的是电压与电流的关系是一条斜率为k的直线，而非线性负载指的是电压与电流的关系是一条曲线。在我国UPS的国标GB/T7260-3中对线性负载有明确的定义："3.2.6 线性负载 linear load 当施加可变正弦电压时，其负载阻抗参数（Z）恒定为常数的那种负载。"

　　2、非线性负载non-linearload

　　非线性的意思是 当电压变大的时候 电流不会成比例变大，电容和电感是非线性负载。在我国UPS的国标GB/T7260-3中对非线性负载也有明确的定义："3.2.7 非线性负载 non-linear load 负载阻抗参数（Z）不总为恒定常数，随诸如电压或时间等其它参数而变化的那种负载。"非线性负载的种类繁多，在UPS供电的负载中多是整流滤波型，UPS的输入也是整流滤波型。因此，IEC标准中便制定了一个基准非线性负载（Reference non-linear load），做为标准的附录列入标准中。用这个基准非线性负载检验UPS带非线性负载的能力。

　　线性负载和非线性负载的一个本质区别，就是在正弦电压作用下，线性负载的电流也是正弦的。而非线性负载的电流则是非正弦的。

　　在诸多负载中，非线性负载很复杂，电流波形种类很多。有尖峰的、有双峰的等等。为了说明非线性与线性电流差别的程度，用一个参数来表示，这就是峰值因数。在GB/T7260.3标准中是这样说的：

　　3、峰值因数peakfactor

　　峰值因数 （CF） ,所谓的 CF 是指周期波形的峰值与有效值之比。由于计算机性负载接受正弦波电压会产生 CF（ 介于 2.4-2.6 倍的电流 ） ,因此， UPS 设计时常需能提供 CF 值 3 的规格，以满足计算机性负载的应用。峰值因数是指电流瞬时值的峰值与其有效值的比值。它用来描述冲击电流。如果供电设备的峰值因数越高，表明设备抗冲击能力越强。

　　对于峰值因数的的认识，有一个问题需要引起人们的重视，那就是有人认为，峰值因数是指负载启动时的启动冲击电流的倍数，按这个数据来要求UPS的峰值因数，这就不对了。

　　UPS所带的负载大多是计算机设备，通信设备等，这些设备又多是非线性负载。因此，UPS能否带非线性负载，能带多少非线性负载，带了非线性负载又会造成什么影响等，这些问题是制造厂/供应商所关心的问题，更是广大用户所关心的问题。但是非线性负载五花八门，总得有一个大家共同认可的衡量标准。因此，IEC标准中便制定了一个基准非线性负载（Referencenon-linearload），做为标准性的附录列入自己的标准中。在我们这个国标中也在附录E中给出了这个基准非线性负载电路，如下图：

　　GB标准中也规定了各个参数的数值。例如，在某一负载量S下，可调电阻R1与串联电阻RS应消耗S的0.7,即功率因数为0.7,负载电压的纹波电压为5%.UC=1.22U,R1=UC2/0.66S,RS=0.04U2/S,C=0.15/R1.单个非线性负载容量为单相33KVA.

　　在使用时，对于单相UPS,调节R1使其功率达到UPS的输出额定功率，不超过33KVA.对于三相UPS,可用三个相同的单相基准非线性负载，分别接在各相电压上，或分别接在各相间电压上（视其设计而定）。构成三相平衡负载，容量不超100KVA.

　　这就是GB/T7260.3-2003标准的有关内容。在2000年发布了一个部标？YD/T1095-2000通信用不间断电源-UPS》通信行业标准，虽然根据EN和IEC标准也选用了这个基准非线性负载，但是在使用说明上却有所不同。

　　我国这个通信行业标准附录A中的A4非线性负载与UPS的连接中的A4.1（单相UPS33KVA以下的），和A4.3（三相UPS100KVA以下的）的规定。它和我们的国标EN、IEC、我国的GB标准的规定是完全相同的。

　　问题出现在当UPS额定容量单相超过33KVA,三相超过100KVA的连接方法。即我国这一通信行业标准的A4.2和A4.4与GB标准就有所差别。

　　这个通信行业标准规定为：

　　A4.2对于额定容量大于33KVA的单相输出UPS,可用容量为33KVA的非线性负载，仅增加线电阻与R1并联来获得满足UPS要求的视在功率及有功功率。

　　这个意思很明确，就是再用线性负载电阻直接与R1并联，并调节使整个非线性负载的容量分别等于被测UPS的额定输出的视在功率和有功功率值（一般大功率UPS负载功率因数为0.8），实际上是做了一个更大的基准非线性负载。

　　但是GB标准却不是这个说法，现录下：

　　a）与我国的这个通信行业标准内容相同（略）

　　b）额定值在33kVA以上的单相UPS,使用表观功率为33kVA的基准非线性负载，再加上线性负载，使之达到UPS的额定表观功率和额定有功功率。

　　这个意思也很明确，就是33KVA的非线性负载调好后便不再动了，做为一个固定设备。若单相UPS容量超过33KVA,在基准非线性负载的外面并上线性负载。当然不是纯电阻性负载。用这个线性负载加上33KVA的非线性负载，调整到UPS要求的额定负载的视在功率和有功功率。并不是加一个线性电阻与负载电阻R1直接并联。而是一个线性负载加上一个33KVA固定非线性负载。

　　这两种接法显然是不同的，二者对UPS作用的结果也不会是一样的。例如，一台100KVA的单相输出UPS,按照GB标准用一个33KVA的基准非线性负载，再并上一个约67KVA的线性负载调节合适即可进行检测。可是按照我国的这个通信行业标准就要改变非线性负载R1的数值，使总容量达到要求的100KVA的数值，以进行检测。当然，我国的这个通信行业标准要严的多。

　　对于容量超过100KVA以上的三相UPS的非线性负载的连接，我国的这个通信行业标准规定如下：

　　A4.4对于额定容量大于100KVA的三相输出UPS,可采用上述第3条非线性负载（即3个33KVA非线性负载分别接在三相上-本文作者注），然后在每个线性负载上增加线性电阻，使其总容量达到UPS所要求的额定容量及有功功率。

　　这和单相的UPS一样，在每个非线性负载的电阻上再并联电阻，使总容量达到UPS要求的数值。

　　而GB标准写的也很清楚：

　　c）与我国的通信行业标准的内容相同（略）

　　d）额定值在100kVA以上的三相UPS,根据c）款，应使用100kVA的基准非线性负载，再加上线性负载，使之达到UPS额定表观功率和额定有功功率。

　　对于容量大于100KVA的三相UPS,两种标准的差别与容量大于33KVA单相输出的UPS相同。都是把线性负载加在什么地方的问题。

　　我国的这个通信行业标准选用了EN标准的这个非线性电路，但在使用上却不尽相同。要求的严格的多。二者显然是不同的。

　　我国市场上的UPS很多是进口设备，特别是大容量UPS都是进口设备。欧洲UPS厂家都标明自己的产品是符合EN50091（或IEC）等标准。在标写具体性能指标时，对于容许非线性负载能力的标注上，有不同的处理方法。不少UPS都不标明这一项，有的笼统标注符合EN50091-1标准不具体写明数据，也有的厂家认真细致一些，对容量大于100KVA的三相UPS,则写为按照EN50091-1标准为100KVA.

　　如有个着名品牌UPS的技术性能指标就是这样写的：

　　Outputnom.power100-800KVA

　　Permissiblenon-linearloadAccordingtoEN50091-1100KVA

　　若一台三相800KVAUPS,它是按照EN标准可带100KVA基准非线性负载，再加上并联的线性负载调到800KVA（640KW）。那么这样一台UPS拿到中国来检验是合格呢？还是不合格呢？按照上述我国这一通信行业标准应带800KVA的非线性负载，能通过吗？若通不过又怎么办？

　　在实际操作上，我国的这个通信行业标准也有些实际问题。例如，A4.2对大于33KVA的单相输出UPS,仅增加线性电阻与R1并联。若检测一台100KVA的UPS,多并电阻是很容易办到的，电阻总值为原来的1/3左右，其它器件呢？电容不变，电压纹波还能保证5%吗？电流为原来的3倍，二极管、串联电阻会不会烧毁呢？能按照这个标准所说的仅增加并联电阻就可以了吗？显然是不能应用的。

　　从以上的分析可以看出，这个部标在这点上，是有问题的，它不符合国际标准和我国新推行的GB/T7260.3标准。