比较在线互动式UPS和在线式UPS – 3D Vina

购买UPS时，其中一个重要且容易理解的因素是关注以下因素：备用时间、价格、容量、制造商、输出数量、管理能力……然而，还有一个因素也很重要，但不容易确定，也很少被提及，那就是UPS的结构。

UPS 拓扑结构（UPS 的内部设计）会影响其在不同环境下的运行。选择合适的拓扑结构对于重要的应用至关重要且必要。本文我们将讨论最常见的拓扑结构：在线互动式和在线式，以及它们的优缺点。

对于容量大于5kVA的场合，在线互动式UPS由于成本较高且体积较大，并不实用。对于容量小于750VA的场合，很少考虑使用双转换在线式UPS ，因为对于小容量场合，在线互动式和离线式配置更为实用。
因此，在线交互式和在线式两种结构的选择比较主要集中在750VA至5kVA的功率范围内。在这个范围内，两种结构的功能和经济优势并不明显，取决于具体的安装情况。而在线交互式线路已成为该功率范围内生产和部署最流行的结构。

了解您的申请要求

在决定任何UPS 拓扑结构之前，务必了解待保护设备的要求以及 UPS 的安装环境。了解基本要求对于确定最适合应用的 UPS 拓扑结构至关重要。

IT 设备和交流电源：开关电源 (SMPS)

传统设备由频率为 50Hz 或 60Hz 的交流市电供电。当进入 IT 设备时，交流电会经过整流器转换为直流电，并由滤波电容器进行稳压。然后，开关电源 (SMPS ) 通过高频斩波将高直流电压转换为低直流电压，为电子元件供电。SMPS 还具有隔离电源功能，可以保护内部元件。

即使交流输入波动或在短时间内经历异常交流电源状况，开关电源也能确保向组件提供稳定的直流输出。

据研究，当交流电掉电时，由于SMPS开关电源的滤波电容中储存有能量，SMPS电源仍能保证约18毫秒的直流供电。

与SMPS开关电源设备兼容的UPS国际标准
下图说明了 IEC62040-3 标准，该标准定义了 SMPS 电源可接受的 UPS 输出的允许电压幅度和扰动时间限制。

我们看到，在“舒适区”内，电压是连续的，幅度变化为-20%到+10%，这是可以接受的。

查看图纸，我们发现与UPS输出电压的兼容性要求是230VAC，那么：
– 1ms内，UPS输出电压可达460VAC
– 10ms内，UPS输出电压可能为0VDC
– 在大于100ms的范围内，UPS输出电压可以为230VAC+10%和230VAC-20%

在线互动式 UPS。

在线互动结构的优势
– 更少的电力消耗（更低的运营成本） – 更高的效率，因为在交流模式下，转换更少（仅为电池充电并在电池充满时停止）
– 理论上，由于元件数量更少、发热量更低，可靠性更高
– UPS 产生的热量更少

使用 Line-Interactive 结构时需要注意的事项
在发展中国家，电网电压不是很稳定，变化频繁，而且噪音很大，在线互动式UPS会频繁切换到逆变模式，因为UPS要保证输出电压范围，所以当电网电源不稳定的时候，UPS就会切换到逆变模式，使用电池转换来的电能，这样电池的使用频率就比较高，这可能导致需要更频繁地更换和维护电池。

在线式UPS

需要考虑的问题：
在线结构使用更多的转换层，因此：
– 更多组件和零件
– 更高的运营成本和价格
– 由于更多活跃组件，产生更多热量
– 理论上，由于使用了更多组件，可靠性较低（但实际上，可靠性还取决于以下许多其他因素）
– 与在线互动式UPS相比，能耗更高。双转换在线式UPS持续运行的效率约为85%-92%，具体取决于设计和生产，而在线互动式UPS的效率为96%-98%。例如，效率为90%时，消耗1000W功率，而在线式UPS仅消耗100W，因此电力成本更高，冷却等其他成本也高于在线互动式UPS。

在线式UPS的优点：
– 当电网电源不稳定时，使用较少的电池转换功率（因为整流器内部有一个直流滤波电容器，所以当输入电压有点不稳定或有噪声时，电容器中存储的电压会放电，所以如果电网在很短的时间内变得不稳定，UPS不会切换到电池模式，因为电容器上的电压/能量仍然有保证）
– 无论负载类型如何，都具有功率因数校正 (PFC)
– 紧凑、轻便（尤其是高功率）
– 可以转换输出频率（50Hz 至 60Hz 或反之）

笔记：
– 在线式UPS双转换组件连续运行，温度较高，因此使用寿命比在线互动式UPS中的组件低
– 在线式 UPS 双转换比在线互动式 UPS 消耗更多能量，因为交流输入先转换为直流，然后再将直流转换回交流
– 在线式UPS双转换会向环境、IT设备甚至UPS电池中产生更多的热量，从而缩短周围设备的使用寿命。

可靠性考虑
两种结构中都存在一些因素会增加或降低设备的可靠性，例如上文提到的散热问题。然而，在实践中，这种可靠性很大程度上取决于制造商所用组件的设计、生产和质量。

概括：