摘 要:本文介紹了UPS、EPS供電裝置的系統組成原理及應用與發展。

　　關鍵詞:電子工程論文發表,核心期刊,UPS,EPS,逆變器,蓄電池,充電器

　　1 概述

　　UPS不間斷電源系統是Uninteruptible Power System的英文首字母縮寫，依照字面上的解釋即為市電出現故障或停止供電時，在極短的時間內取代原有的電力設備，繼續供電給負載系統使用。

　　EPS應急電源系統是Emergency Power Supply的英文首字母縮寫,是滿足工礦企業及消防安全行業的特殊要求的應急電源.當市電出現故障時能自動轉入到應急供電狀態。

　　EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電的供電系統，其相同點在于都具備在市電故障(中斷)情況下繼續向負載提供交流電源的功能，均采用了IGBT逆變技術和脈寬調制(PWM)技術。不同之處是UPS除了提供不間斷供電外，還兼備改善市電品質的功能，而EPS應急電源則主要解決市電故障時的應急供電問題;UPS主要應用于各行業重要設備，而EPS應急電源所帶負載混雜; UPS供電模式要求切換時間很短(0～10ms)，EPS應急電源則相對較寬(0～4s); UPS的逆變器長期處于工作中，自身的損耗較大，而且對使用環境要求很高，只能放在計算機房或空調房間里，EPS應急電源則要求能適應各種環境;UPS以一般用戶監控為主，EPS應急電源主要用于應急供電，要求與消防聯動;UPS為計算機類和通訊類負載而設計，其負載適應能力不及EPS;UPS以維護信息傳輸暢通為主要目的，EPS應急電源以防范重大災難事故為主要目的。可以形象地比喻，UPS以“救數據”為主，而EPS以“救人”為主，被稱為“城市生命線系統”的重要組成部分。

　　2 工作原理

　　UPS工作原理：以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。首先在市電正常時利用整流裝置將交流電整流成直流電，然后一路對蓄電池充電，一路利用逆變器將直流電轉換成穩定的交流電輸出經靜態開關裝置供給負載使用。當市電中斷或異常時，將儲存在蓄電池內的直流電供給逆變器轉換成交流電供負載使用。待市電正常后，蓄電池停止輸出轉換。由于逆變器始終處于工作狀態，保證無間斷輸出，對蓄電池基本不存在轉換時間，電壓的穩定性高、可靠性高、抗干擾性高，且具有防雷擊、抗高能浪涌的功能，可以解決現有電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現象，使設備運行更加安全可靠。

　　EPS工作原理：當輸入電源正常時，市電一路通過轉換裝置輸出給負載，另一路通過充電器給電池組充電，當控制器檢測到市電中斷或異常時，向逆變器發出啟動信號，并控制互投轉換裝置轉至逆變器輸出，供負載使用。供電時間由蓄電池的容量決定，當市電電壓恢復時，應急電源將恢復為市電供電。負載適應能力強，包括電容性、電感性、混合型負載，而且過載能力和抗沖擊能力強;有消防聯動和遠程控制信號，可手動與自動相互轉換;環境適應能力強，適用于各種惡劣環境，有防止高低溫、濕熱、鹽霧、灰塵、震動及鼠咬等措施。

　　3 系統組成

　　UPS內部構造可分為：整流充電器、蓄電池組、逆變器及靜態開關。EPS主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器，互投裝置等部分組成。其中逆變器是核心，整流器的作用是將交流電變成直流電，實現對蓄電池及向逆變器模塊供電;逆變器是一種電力轉換裝置，它所擔任的工作是將直流電源轉換成一般的交流電，供給負載設備穩定持續的電力;靜態開關可由兩個單向可控硅組成，以可控硅的高速開關特性來補償輸出繼電器觸點跳接時間，使轉換時間小于5ms;互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換。

　　4 分類

　　UPS按工作方式分可為：后備式(OFF-LINE或STAND-BY)、在線式(ON-LINE)、在線互動式(HYBRID);按輸入輸出可分：單相輸入單相輸出(單進單出)、三相輸入單相輸出(三進單出)、三相輸入三相輸出(三進三出);按功能可分為：普通UPS、工業UPS、電力專用UPS、通信專用UPS。

　　EPS按負載種類可分為：用于應急照明和事故照明的單相EPS;用于應急照明、空調、電梯、卷簾門等電感性或混合性的三相EPS;用于大功率電動機類負載的三相EPS。

　　5 應用與發展

　　UPS是信息技術領域中一個重要組成部分，是一種雙變換結構的不間斷電源，主要為負載提供穩定的高質量電能，不受市電電網的影響，而且其轉換時間一般在10ms以內，所以，UPS被廣泛應用于計算機、電信/移動通訊、銀行、供應站的儀表、交通、雷達站、軍事通訊系統、程控交換機、醫療設備、精密電子儀器及工礦企業自動生產流水線等不能中斷供電的場所。但正因為UPS不僅擔負著應急供電外，還擔負著改善電力品質的任務，所以其逆變器要連續不斷地工作，使用壽命相對較短，一般為5～8年，尤其是電池的更換較為頻繁。

　　EPS是現代建筑安全保障設施的重要組成部分。是當今重要建筑物中為了電力保障和消防安全而采用的一種應急電源。廣泛應用到高層建筑、人防設施、醫院、機場、城市地鐵、發電廠、工廠、大型商場、搶險、賓館、學校等各種場所。主要有消防設施用電：消防水泵、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警系統、應急照明、電動防火門等。保安設施用電：防盜信號電源、事故應急照明、道路照明。大中型電子計算機系統電源。高級賓館、重要辦公大樓、商業金融大廈的中央控制室及計算機管理系統;由于逆變器平時不工作，使用壽命長，有電池快速充電能力和管理能力; 節能，運行效率高，運行成本低。

　　在歐美先進國家，由于并網供電，電力充足，同時供電質量良好，加上用電設備規范，不會在電網上造成電網污染，互相干擾。因此，許多場合并不建議使用雙逆變在線式UPS，而是推薦使用節能ECO工作狀態下的UPS，即平常由市電供應負載，在市電不正常時，再由蓄電池經逆變器逆變輸出供電。在歐洲，此類具有節能工作狀態的UPS稱作CPS，廣泛采用的原因是：雙逆變工作方式的在線UPS，在市電正常時，其AC→DC→AC的能量轉換效率約為90%，而節能工作狀態下的UPS(CPS，EPS)在市電正常時，其能量轉換效率高達99%，而且并網市電的可用率可達99.99%以上，即只有0.01%的停電機率，因此使用CPS(EPS)供電，其節能效果是非常顯著的。同時，EPS的逆變器是處于啟動狀態，但不輸出功率，類似休眠狀態，EPS逆變器比UPS的逆變器連續輸出功率能大大延長壽命。其實，EPS的高端產品就是休眠狀態下的UPS。在市電正常時，EPS除了輸電質量不及UPS外，但在市電并網的今天，能滿足大部分用電設備的要求。因此，在節能降耗的今天及高可靠性兩大因素，大多數情況下EPS是優于UPS的。如果電網質量良好，供電可靠，用電設備規范，在我國許多場合下有可能用EPS取代雙逆變在線式UPS，而不是用UPS代替EPS。當然，在某些非常關鍵的設備，仍需用雙逆變在線式UPS。

　　我國EPS的發展是起源于電網突發故障時，為確保電力保障和消防聯動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產品技術要求受公安部消防認證監督，并接受安裝現場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設備或業務免受經濟損失，其產品技術要求受信息產業部認證。兩者適用的安全規范明顯不同，因而具有不同的價值觀。

　　參考文獻：

　　陳志清 編注 《EPS應急電源百事通》中國電力出版社

　　周青生 編注《《建筑施工現場質量》 中國建筑工業出版社