UPS系统及电池计算方法

说到UPS有人会联想到它，但此U非彼U,我们要说的UPS,Uninterruptible Power System 是不间断电源系统的简称。作用是提供不间断的稳定可靠的交流电源，在市电中断(停电)时UPS能不间断的供电。

在计算机和网络系统应用中，主要起两个作用：一是应急使用，防止电网突然断电而影响正常工作，给计算机系统造成损害；二是消除市电网上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、 暂态过电压 、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。

一.UPS的分类

常见有两种UPS，后备式和在线式

一类是后备式UPS。这种UPS的工作方式与早期的后备电源类似，平时并不参与给负载的供电。当市电正常时，后备式UPS仅对市电进行稳压，逆变器不工作，处于等待状态，当出现突然断电的情况时，后备式UPS会迅速起动逆变器，将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电，而在供电与起动之间，后备式电源会出现一小段电流空白期，虽然这只有不到10ms，但对于一些大型商业用户（如3D作图机、大型程序演算）来讲，极有可能造成机器的死机，因此这种后备式UPS并不为商业用户所看好。但是，与之相对应的，这种UPS的成本比较低，因此更多的家庭用户一般都选择这类UPS。

另一类是在线UPS。它与后备式的最大不同就在于，它从开机后逆变器始终处于工作状态，因此在市电出现问题时，逆转电池放电没有中断时间，即0中断。所以，它更受商业用户的喜爱。不过，它的成本相当高，因此它的价格也达到了后备式的N倍之多！

二. UPS组成

从构造上来说，UPS电源主要可以由蓄电池、逆变器、整流器和静态开关等主要的几个部分组成。

1、蓄电池：主要是作为UPS电源储存电能的装置，它有若干个电池串联而成，它容量的大小决定了可应急用电时间的长短。它最主要的功能就是可以将电能转化为化学能储存在电池内部，当需要电源故障，又能将电池中的化学能逆变成电能提供给我们的用电设备。

2、逆变器：通俗来说逆变器就是将直流电转化为交流电的一种装置，它由滤波电路、控制逻辑和逆变桥三部分组成。

3、整流器：整流器和逆变器相反，是一个将交流电转化为直流电的装置，它主要有两个作用，一是将交流电转化为直流电经过滤波处理后提供给负载设备或是逆变器，还有一个作用就是为蓄电池起到一个充电电压的作用，好比是一台充电器。

4、静态开关：又称静止开关，属于无触点开关的一种，由两个可控硅方向并联而成，并由逻辑控制器自由控制它的闭合和断开。分为并机型和转换型两种，并机型开关主要用于并联并联逆变器和市电电源，或是多台逆变器。而转换器开关主要是用于两路电源的供电，实现从一路到另一路的自动切换。

二. 如何选择 UPS

确认所需UPS的类型 对于金融、证券、电信、交通等重要行业，应选择性能优异、安全性高的在线式UPS；对于网络用户，除考虑选择在线式UPS外，还可选择在线互动式UPS；对于家庭用户，可选择后备式UPS。

确定所需UPS的功率 计算UPS功率的方法是：UPS功率=实际设备功率×安全系数。其中，安全系数是指大设备的启动功率，一般选1.5。

考虑发展余量 除考虑实际负载以外，还要考虑今后设备的增加所带来的增容问题，因此UPS的功率应在现有负载的基础上再增加15％的余量。

选择品牌和售后服务 最好选择保修期长，售后服务及时周到的UPS。这样，产品供应商可以方便地对其产品及时进行维护和维修，从而保证用户的正常使用。

三.如何计算电池数量

所能供电时间的长短由蓄电池的容量大小决定。现将UPS蓄电池配置的计算方法介绍如下:

A、 影响备用时间的因素

1、负载总功率P总(W)，考虑到UPS的功率因数，在计算时可直接以P总的伏安(VA)为单位计算。

2、V低是蓄电池放电后的终止电压(V)，2V电池V低=1.7V; 12V电池V低=10.2V

3、V浮是蓄电池的浮充电压(V)，2V电池V浮=2.3V;12V电池V浮=13.8V

4、Kh为电池容量换算系数(Ct/C10)，10Hr放电率为1，5Hr放电率0.9，3Hr放电率为0.75，1Hr放电率为0.62

5、I为电池工作电流(A)，T为连续放电时间(H)，V为UPS外接电池的直流供电电压(V)

B、 计算方法

1、12V单体电池的数量N：N=V÷12 12V单体电池的数量为6N

2、电池工作电流I：I=P总÷V

3、实际电池容量C：C=I×T÷Kh

例如：功率为1KVA的电源备用时间4小时，选择科士达UPS的型号为HP9101H，V=36V，则:

N=36V÷12V=3节

I=1000VA÷36V=28A

C=28A×4H÷0.9=124AH

电池的配量可选用100AH一组3节，或65AH二组6节，选用的结果有偏离，这要看用户的需求和成本的考虑.

注：12V蓄电池常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。

UPS电池配置表

说明：

1. 放电率以电池在常温下计算，不同品牌的电池其放电率也不同，其值也应改变。

2. 请在蓝色区域内填写对应的参数，将光标移至对应的红色单元格按下即可。

3. 理论电池容量=总功率*时间数/(11*电池数量*放电系数)。

4. 实际电池容量取理论电池容量的N倍(N可选0.6、0.7、0.8、0.9等)。

C.专业的计算方法

1.恒电流计算

根据能量守恒原理，按如下公式计算：

C＝（PL×T）/（Vbat×η×K）

其中：

C 为蓄电池容量（Ah)，

PL 为UPS输出功率（W）；

T 为电池后备时间（h）；

Vbat是电池组电压（Vdc）

η―UPS电池逆变效率（0.90-0.95，根据机型选取）。

K―电池放电效率（系数）。

K的选取按照下表：

计算结果，确定电池的Ah数，分别根据不同品牌电池选取合适的配置。

2.恒功率计算方法

W = PL÷(N*6*η)（watts/cell）

其中，

PL为UPS额定输出的有功功率(KW)；

N为12V的电池数量；

Vf为电池组额定电压，

η为逆变器效率。

即先计算出单体电池所需功率，再通过电池厂家提供的恒功率放电表查找可满足要求的电池型号。

终止放电电压按照1.75V/cell确定。通常电池厂家给出的功率表为单体2V/Cell的功率，定义为watts/cell。

部分厂家给出的功率表为watts/block，则需要再乘6这个系数。

谢谢！