不斷電系統
不斷電系統（或稱UPS，即 Uninterruptible Power Supply）是在電網異常（如停電、欠壓、干擾或浪湧（湧浪電流））的情況下不間斷的為電器負載裝置提供後備交流電源，維持電器正常運作的裝置。通常情況下不斷電系統被用於維持電腦（尤其是伺服器）或交換機等關鍵性商用裝置或精密儀器的不間斷執行，防止電腦數據遺失，電話通訊網絡中斷或儀器失去控制。
在北美，數據中心所使用的大型UPS主要為三相480V，與市電三相208V不同。歐洲數據中心則採用與市電相同的三相400V。
電網異常
編輯使用不斷電系統是為了應對電網可能出現的以下情況：
- 停電（電網停止工作，無電壓輸出）
- 壓降（亦稱下陷，電網電壓低於標稱電壓15%-20%，時間可能持續數秒）
- 電涌（亦稱浪涌、突波，電網電壓瞬間高於標稱電壓10%以上，時間持續數秒）
- 持續欠壓
- 持續過壓
- 線噪（因線路封鎖差而引入的射頻或電磁干擾）
- 頻率漂移（發電機不穩定造成的電網頻率偏差）
- 開關瞬態（亦稱暫態，由電氣裝置開關或放電造成的電壓偏差，有時可高達20000伏，但是持續時間極短，僅數納秒）
- 諧波（電網中由非線性特性的電氣裝置產生的對交流電正弦波形的干擾）
不斷電系統的發展
編輯飛輪式不斷電系統
編輯在使用電池的時代之前，不斷電系統曾經使用飛輪和內燃機為負載提供電能供應，這種不斷電系統被稱為飛輪式或旋轉式不斷電系統。飛輪式不斷電系統由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機（或汽油機）及發電機等組成。在電網供電的情況下，由整流器提供的直流電驅動電動機帶動飛輪旋轉，並且帶發電機為負載供電。由於飛輪的慣性作用，發電機轉速可以保持均衡，此時不斷電系統起過濾電網干擾的作用。當電網斷電後，飛輪繼續帶動發電機的轉子旋轉，同時啟動柴油機帶動發電機發電，替代原有電網為負載供電。
由於飛輪式不斷電系統使用內燃機提供電力，會產生較大的噪音同時體積也較大，因此目前一般僅被用於應急情況和一些自然狀況惡劣的場合，通常情況下不斷電系統會使用蓄電池來提供電力。
蓄電池式不斷電系統
編輯自二十世紀六十年代美國通用電氣公司研究生產不斷電系統以來，不斷電系統一直在被改進，但是其基本原理沒有重大變化。
現代的不斷電系統由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連接電網另一端連接電器負載。在電網電壓正常的情況下，不斷電系統利用電網電源為自身充電，在電網出現異常的時候，不斷電系統將儲存於電池中的電能釋放，供負載使用。它按工作方式通常分為線上式和後備式（亦稱為離線式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來擬合正弦波）等。
不斷電系統的工作原理
編輯後備式
編輯
後備式又稱為離線式不斷電系統（Off-Line UPS），它只是「備援」性質的UPS，市電直接供電給用電裝置也為電池充電（Normal Mode），一旦市電供電質素不穩或停電了，市電的迴路會自動切斷，電池的直流電會被轉換成交流電接手供電的任務（Battery Mode），直到市電恢復正常，「UPS只有在市電停電了才會介入供電」，不過從直流電轉換的交流電是方波，只限於供電給電容型負載，如電腦和監視器。若Inverter(「逆變器」)為正弦波逆變器，則可供電給電感性負載，如:馬達、電風扇。
線上交錯式
編輯
線上交錯式又稱為線上互動式或線上互動式（Line-Interactive UPS），基本運作方式和離線式一樣，不同之處在於線上交錯式雖不像線上式全程介入供電，但隨時都在監視市電的供電狀況，本身具備升壓和減壓補償電路，在市電的供電狀況不理想時，即時校正，減少不必要的「Battery Mode」切換，延長電池壽命。
線上式
編輯線上式不斷電系統（On-Line UPS）的運作模式為「市電和用電裝置是隔離的，市電不會直接供電給用電裝置」，而是到了UPS就被轉換成直流電，再兵分兩路，一路為電池充電，另一路則轉回交流電，供電給用電裝置，市電供電質素不穩或停電時，電池從充電轉為供電，直到市電恢復正常才轉回充電，「UPS在用電的整個過程是全程介入的」。其優點是輸出的波型和市電一樣是正弦波，而且純淨無雜訊，不受市電不穩定的影響，可供電給「電感型負載」，例如電風扇，只要在UPS輸出功率足夠的前題下，可以供電給任何使用市電的裝置。
UPS 和 BBU 的關聯
編輯UPS 的特色
編輯傳統 UPS 主要採用鉛酸電池，價格較低，使用壽命約 3 至 6 年。
UPS 供電模式為交流電（AC）轉直流電（DC），對於電力轉換的能量損耗較大。
體積方面，UPS 一般需要專門的機房來安置，對空間的要求較高。
BBU 改採鋰電池，價格較高，使用壽命則約有 10 年。
BBU 供電模式為直流電（DC）轉直流電（DC），在電力轉換時發生的耗損不大。
體積方面，BBU 體積縮小約一半，能夠直接放在機櫃中，而不用另闢空間專門放置。在特定型號的重量上甚至可以減少 40％ 或超過 30 公斤。
UPS 的優勢：成本低、應用範圍廣，適合多場景和預算有限的用戶。
BBU 的優勢：電池壽命長、效率高、體積小，但主要應用在伺服器和數據中心等特定場景。
參考文獻
編輯- ^ BBU概念股介紹 | BBU是什麼？ - 股市百科. 2024-12-05 [2024-12-09] （中文（臺灣））.
- IEC 62040
- EN 62040-1-1:2006 Uninterruptible power systems (UPS) — Part 1-1: General and safety requirements for UPS used in operator access areas
- EN 62040-1-2:2003 Uninterruptible power systems (UPS) - Part 1-2: General and safety requirements for UPS used in restricted access locations
- EN 62040-2:2006 Uninterruptible power systems (UPS)- Part 2: Electromagnetic compatibility (EMC) requirements
- EN 62040-3:2001 Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the performance and test requirements
- EN 62040-3:2011 Uninterruptible power systems (UPS) - Part 3: Method of specifying the performance and test requirements
- GB 7260.1-2008 不斷電系統裝置：1-1 操作人員觸及區使用的UPS的一般規定和安全要求
- GB 7260.4-2008 不斷電系統裝置：1-2 限制觸及區使用的UPS的一般規定和安全要求
- GB 7260.2-2009 不斷電系統裝置：2 電磁相容性要求
- GB/T 7260.3-2003 不斷電系統裝置：3 確定效能的方法和試驗要求
參見
編輯外部連結
編輯
- Scott Siddens, UPS on the front line, Plant Engineering, February 2007, （原始內容存檔於2009-11-09）
- Cottuli, Carol, Comparison of Static and Rotary UPS (PDF), Schneider Electric, 2011 [April 7, 2012], White Paper 92 rev. 2, （原始內容 (PDF)存檔於2016-08-04）
- Rasmussen, Neil, The Different Types of UPS Systems (PDF), Schneider Electric, 2011 [April 7, 2012], White Paper 1 rev. 7, （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-03）
- VanDee, Dawn, Rounding Up Rotary UPS Features, EC&M (Penton Business Media), March 1, 1999 [April 7, 2012], （原始內容存檔於2020-11-30）
- UPS Basics. Eaton Corporation. 2012 [2014-01-08]. （原始內容存檔於2020-07-07）.
- The Different Type of UPS Systems Available, （原始內容存檔於2015-05-30）