? 生产中断，设备损坏，比如冶炼炉固结
? 制品报废，比如化工原料固结在几公里的输送管道中 4. 宕机对网络中心的影响
一个网站宕机：一个潜在的用户在8秒钟内离开而转向它站， 一个路由器宕机：局域网上可能有几百个用户无法工作 一个光纤室宕机：可能有几千个用户断开网络连接…
因断电宕机造成的损失与断电时间的关系如图3所示。所以，目前UPS系统单具有可靠性指标已经不够用了，当前的发展提法是可用性，用户对可用性的要求与日俱增，如图2所示。所谓可用性，是指在规定时间内UPS系统利用率的百分比，目前比较重要的数据中心，要求可用性A不要低于0.99999，也就是说，一年中的机器不可用时间T不能大于
T = 一年的小时数?（1-A）=365?24?（1-0.99999）?5分钟 如果要求可用性指标是0.9999999,那麽一年中允许停机的时间就是3秒，这些值才是用户真正需要的结果。因为可用性不但包括了UPS在内的硬件设备可靠性指标，而且还涉及到了人的因素、工作程序、环境因素和供电的基础设施等。因为这些因素也同样可导致可用性的降低。比如，操作人员的误操作、断路器的误动作、外来物如老鼠的侵入、由于无关人员非法闯入而导致的故障等等。
图8 因断电宕机造成的损失与断电时间的关系
为了提高可用性，UPS的解决方案又有了重大突破，这就是PowerStruXure和Ifrastruxure，它完全脱离了一台单独UPS机器的束缚，而是一种供电的集成化基础结构，这种结构包括了一套N+1模块化冗余的UPS、配电系统、冷却系统、检测与监控系统以及数据线布线系统等，实现了可扩充性、可管理性和可维修性，它代表一种新型的电源体系，是采用了系统化的方法，利用标准化的预装组件来建造数据中心的电源系统，提供从市电入口到负载端的全套解决方案(又称端到端解决方案)。
PowerStruXure、Ifrastruxure是专门为当今数据中心、计算机房的设备和 IT 管理部门提供的解决方案。这是一种新型数据中心具有N+X冗余的电源结构,，采用边生长边投资模式,可以节省资金投入和运营费用，并提供更高的可用性。 实际上就是一个浓缩了的、19″标准柜式结构的小机房，用户的IT设备就被放置在这个19″机架结构之中。这样一来，从电源到IT设备之间的环节（开关、段路器等）被简化了很多，可靠性提高了；PowerStruXure、Ifrastruxure机柜门上设有门锁，系统中凡是可以手动的部位都被置于门内，避免了无关人员的接触，也提高了可靠性；设备布线全部在机内，缩短了拉线距离等等，都为提高可用性打下了基础。这种解决方案，根据用户的要求不同，可将可用性做到0.9999?0.9999999。 1.4.3 在UPS电路技术方面
由于多年来采用的传统双变换串联调整式UPS暴露出一些缺点，比如输入功率因数低、效率低、带载能力差等，影响了可用性的进一步提高。当然，为了解决这些问题，制造商也采取了一系列措施，比
宕机造成的损失
断电时间
9
如针对输入功率因数低的现状，采取了加前置谐波滤波器或改6脉冲整流器为12脉冲整流器的方法，但必须增加机器的造价；针对系统效率低的问题，增加了所谓ECO运行方式，虽然可将系统效率提高到97%以上，但无奈这是一种不经过整流器和逆变器的Bypass应急工作方式，效率再高也没有甚麽实际意义。至于带载能力差的问题，这是一个市场问题，如果不把价格竞争放在第一位，造价稍高一些是可以解决的，但暂时绝大部分产品制造商好像还没有这个打算。
在线互动式技术可以提高效率，但在其他指标上比起传统在线式来又稍逊一筹，再加之目前功率也做不大，其市场集中在中小规模计算中心，这是一个广大的市场，当然在这个领域中做出了横大贡献，也收到了很好的效果。
采用Delta变换技术的串并联调整式结构，将UPS的综合指标朝前推进了一大步，不但解决了传统双变换结构中长期无法解决的问题，而且在传统指标保持一流的情况下又增加了一些其他的功能，比如真正的软启动曲线和负载软转移性能等。使UPS又迈上了一个新的台阶。 1.4.4 在UPS电路结构方面
用户对可靠性和可用性的要求越来越高，可用性A用式（5）表示 A?MTBF （5）
MTBF?MTTR式中： MTBF是设备的平均无故障时间，以小时（h）表示； MTTR式设备故障的平均修理时间，以小时（h）表示。
由此可以看出，平均修理时间MTTR越小越好，换句话说，要求发现故障快，处理故障快。发现故障快的关键是监控完善的智能化，处理故障快的关键是模块化，不间断处理故障的关键是冗余化和热插拔。因此，可以热插拔的N+X冗余的模块化结构已开始为各制造商所重视，并已推出了各种容量的功率模块，甚至1min就可将模块更换完毕。由此就引出另一个问题，由于MTTR= 1min远远小于以万小时计的MTBF，可忽略不计，使得可用性A为1。是不是就可以说，即使降低产品的可靠性，只要将它的MTTR做得很小，也可保证高可用性呢？实际上，提高产品可靠性（MTBF）和降低维修时间?MTTR?是提高产品可用性的必要手段，是两条腿走路的方法，不可偏废。只一味的提高产品可靠性而忽视维修时间，会导致产品造价的提高；只降低维修时间，不注重产品质量，会导致故障连续不断。
提高可靠性的另一个手段是并联冗余，目前的并联技术在成熟的基础上取消了并联柜，并机信号除了电压信号通信，还有光纤通信；除了已成熟的有线并机（可9台并联），又出现了无线并机。无线并机又分―下垂法‖和―T‖型并机法，目前的―下垂法‖还只能做到两台并联，―T‖型并机法虽然可以多台并联，但由于还处在试验阶段，付诸实际还需一段时间。 1.4.5 UPS品种方面
由于UPS的地位越来越重要，在以往原有的一般商用UPS、变频UPS、工业用UPS的基础上，为了适应市场的需要，又出现了专为某种目的而推出的UPS。 1. 小灵通和边际网UPS
小灵通UPS是一种专为移动通信区域化设计的功率为100?200VA的小功率UPS。这个领域对电源环境可靠性的要求比较苛刻，由于这些UPS大都被安装在户外电线杆上、屋顶上、凉台上等无人照顾的地方，所以要求可用性高、防偷性强、输入电压范围大、耐寒、耐热、防风沙雨雪等，而且修理方便。该电源的容量虽小，但用量相当大，而且会越来越大。
边际网UPS后者比小灵通更恶劣的环境，而且要求的功率也大，一般在1?3kVA之间。 2. 有线电视UPS电源CATV UPS
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这是一种用于宽带双向综合信息传输网的电源，比如用同轴电缆传输的有线电视信号，在一个城市或一个区域有很多个节点，对接受到的信号进行放大后，再分配到最终用户。因此，每个节点的放大器就要配备一台专用UPS，该电源大致有两种规格：60VAC/15A, 60VAC/9A。作为国家三网中最有可能成为组建―三网合一‖的第二代高速因特网技术平台，许多地方的CATV网都在进行建设，并对网络的管理提出了进一步的要求，当然首当其冲的必然是决定网络安全可靠、连续运行的供电系统。因此，要求电源系统首先要有自我监控和联网集中监控功能，以便随时掌握整个供电网络的运行情况，万一出现故障，就要迅速做出判断和响应，尽管不能做到万无一失，也要将损失降到最低限度。
由于有线电视网的光节点星罗棋布，每个节点就要有一台UPS电源，它们也同样被安装在电线杆上、屋顶上、凉台上等无人照顾的地方，也要求可用性高、防偷性强、输入电压范围大、耐寒、耐热、防风沙雨雪等，而且修理方便。其用量也会逐年上升。 3. 应急电源EPS（Emergency Power Supply）
这也是一种使供电不间断的应急电源，UPS虽然也有应急的意思，但二者也有不同之处：EPS完全是一种后备式的UPS，容量可以做得很大，应该带的负载性质和范围要宽；而UPS则不然，大部分UPS的负载功率因数为一个单值，带载能力差，而目前后备式UPS一般都在1kVA以下。
由于―9.11‖事件的巨大影响和对突发事件可能性的普遍认识，首先是美国对安全的观念也有所改变，传统的应急照明装置（ELP ：Emergency Lighting Power）已不能适应用户和执法部门的要求，因此，美国的法规要求在所有有人群的场所，在任何情况下都应当达到一定的照明强度。而传统安装在应急出口和走廊的应急灯再也不能满足上述要求。因此，集中应急电源CELP(Central Emergency Lighting Power)应运而生。2002年，它从一个不为人们熟悉的领域，出现了两亿美元的销售业绩。据有关人士预测：在今后4?5年中，CELP的需求量会有更快的增长。除了市场本身的成长外，将会有很大一部分（30%?40%）传统UPS的市场转移到CELP上来。到2008年，预测市场份额将会上升到40?50亿美元，这还仅仅局限在美国市场，由此可见一斑，国际市场将是一个巨大的数字。
目前我国市场上的EPS也在起步，还多限于小功率，而且还比较单调，比如多用于应急照明来代替原来的应急灯。这种电源也开始有了一定的市场。由于目前大容量的EPS一般不像UPS那样因市场的广大，可以在仓库中压很多货，而还是处在一个以销定产的阶段。不过根据用户需要而定制的例子也会越来越多。
第二章 UPS的工作原理
2.1 UPS输出波形的定义
应当分清正弦波以外的各种波形，不能将准方波错误地称作阶梯波或梯形波，图9示出了这几种波形的区别。
（a） 方波 (b) 准方波 (c) 阶梯波 （d）梯型波
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图9 UPS输出的非正弦电压电压波形准方波
（a） 方波： 这种波形是前一波形的後沿与後一波形的前沿重合，生成这种波形的电路简单，但无稳压功能；
（b） 准方波： 这种波形是前一波形的後沿与後一波形来开了距离，为每一个半波留出了调整宽度的空间，所以具有了稳压功能，称为脉宽调制波PWM（Pulse Width Modulation）;
（c） 阶梯波： 由多个方波叠加而成，一般一个台阶就用一个逆变器，在早期的大功率UPS中曾有应用；
（d）梯型波：是大坡度前后沿的准方波，有着正弦波的一些特点，比如有平均值、有效值和峰值的区别，由于电路效率低，只能用在小功率场合。
2.2 后备式UPS的工作原理 2.2.1后备式UPS的一般工作原理
市电正常供电时，负载由时电直接供电，否则，开关就切换到逆变器供电，切换原理如图10所示。其特点是结构简单、可靠性高，缺点是输出电压质量不高，有切换时间等。
图10 后备式UPS的原理方框图
市电输入 充电器 旁路Bypass
负载
2.2.2一般逆变器电路结构
逆变器是UPS的主要组成部分。在市电断电时，UPS就由电池供电，而负载所需的是交流电压，就必须有一种电路再将该直流电压变回交流，执行这个任务的装置就叫逆变器。逆变器电路的种类很多，在UPS中常见的有直流变换器、半桥逆变器、全半桥逆变器、双向变换器等。 一、直流变换器
直流变换器是一种最简单最基本的逆变器电路，主要应用于后备式UPS中，它分为自激式和它激式两种。
（1）自激式直流变换器
图2-18 （a）所示是自激式直流变换器电路，所谓自激就是不用外来的触发信号，UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压，其交流电压的波形为方波，如图2-18（b）所示的波形
UN。UN是当电源电压E为额定值时的输出情况（其中阴影部分除外）。自激直流变换器电路主要用于对电压稳定度要求不太高但又不能断电的地方，如电冰箱、紧要照明用的白帜灯、高压钠灯和金属卤素灯等，供电条件差的农村居民也有不少采用了这种电路作不间断电源。由于它的电路简单、价格便宜、
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