计算机在各行各业的广泛应用带动了信息的迅速
膨胀，作为直接关系到计算机软硬件能否安全运行的的
一个重要因素———电源质量的可靠性应当成为中小企
业首要考虑的问题。伴随着计算机的诞生而出现的UPS
现已被广大计算机用户所
接受。UPS是不间断电源的意思，是一种含有储能装置，
以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主
要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子
设备提供不间断的电力供应。它的主要工作原理在市电
供电正常时由市电充电并储存电能，当市电异常时由它
的逆变器输出恒压的不间断电源继续为计算机系统供
电，使用户能够有充分的时间完成计算机关机前的所有
准备工作，从而避免了由于市电异常造成的用户计算机
软硬件的损坏和数据丢失，保护用户计算机不受市电电
源的干扰。
在UPS的发展之初，它仅被视为一种备用电源，但
由于一般市电电网都存在质量问题3 如电压涌浪、电压
尖锋、电压瞬变、电压跌落、持续过压或欠压甚至电源中
断等4 ，从而导致计算机、通信设备、精密电子仪器、工业
控制、医疗专用设备的电子系统经常受到干扰，造成敏
感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲等严重后果。因
此，UPS日益受到重视，并逐渐发展成为一种具有稳压、
稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的电
力保护系统。尤其是我国目前电网的线路及供电质量并
不很高，抗干扰、抗二次污染的技术措施远远落后于世
界先进国家，UPS在我国计算机等精密设备上的保护作
用就显得尤其重要。目前，UPS被广泛地应用在计算机、
医疗精密设备、智能仪表、雷达站、军事通讯系统、程控
电话系统和外科手术室等领域。
UPS的保护作用首先表现在对市电电源进行稳压，
此时UPS就是一台交流市电稳压器；同时，市电对UPS
电源中的蓄电池进行充电。UPS的输入电压范围比较
宽，一般情况下从170V 到250V的交流电均可输入，而
由它输出的电源的质量是相当高的，后备式UPS输出电
压稳定在* ) + ,-，输出频率稳定在* $./；在线式UPS
输出电压稳定在* 0-以内，输出频率稳定在* &1 )./。
当市电突然停电时，UPS立即将机内蓄电池的电能通过
逆变转换器向计算机供电，使计算机得以维持正常的工
作并保护计算机的软硬件不受损害，有人干脆把UPS称
为计算机的保护神，足见UPS在日常生活中对计算机所
起的作用。
UPS的分类及特点
按体积分
小型UPS2)3’4 以下5 、中型UPS2)3’4 + 6&3’45 、
大型UPS26&3’4 以上5 。
按输出波形区分
方波、正弦波及阶梯波。纯净的市电就是标准的正
弦波，是最理想的波形；方波的高次谐波量较多，会影响
精密仪器的工作；阶梯波是方波的特殊形式，它介于方
波与正弦波之间，这种波形输出的UPS适合对电源要求
不特别严格的负载使用。
输出波形不同对负载的影响也不同：一般的负载分
为三大类，及电阻性负载（如灯泡）、电容性负载（如交换
适电源供应器）及垫感性负载（如电风扇）。对正弦波而
言，此三种负载均可适用，但就不间断电源而言，建议不
要使用电感性负载，因为感性负载的起动电流较大，会
缩短电子零件之寿命；除了起动电流较大外，感性负载
的反电动势更是阶梯波的致命伤。至于电容性负载，则
需要较高的峰值电压来驱动，而阶梯波的产品恰好有高
峰值的特性，但因阶梯波有谐波成分，对某些仪器而言
会因为谐波干扰产生读值错误或误动作。
按工作方式分
UPS可分为后备式或离线式2 788 9:;< 5 和在线式2 7;
9:;< 5 两大类，最近已有厂商推出在线交互式2 =>?@ A >?B
C@D4EC>’@5 ，其特性介于在线式与离线式之间，不过业
内人士根据其动作特性情况将其归入离线式。
后备式UPS：该类UPS的特点是，市电在正常范围
内，UPS供出的是市电；当市电异常时，UPS启动自身的
逆变器，将其蓄电池电压变换为交流电压供给计算机。
电源的切换时间一般为6 + $& 毫秒。由于这种UPS大部
分时间转换市电，本身的逆变器很少工作，所以它的可
靠性较高，结构简单，造价低，价格便宜。但这种UPS因
输出电压在市电正常时只对市电稍作处理，而市电异常
时又大都输出准方波，它的供电质量较差，加之又有一
定的电源切换时间，令用户多少有几分担心，所以这种
UPS只适用于要求不高的场合使用，并且功率一般较
小，多在(&&& 瓦以下。
在线式UPS：其特点是，不论市电是否异常，它的输
出电压总是由UPS本身的逆变器提供，它的输电过程采
用两次变换的模式，即市电输入后被UPS转换成直流电
压，其逆变器又将直流电压转换成交流电压输出，它的
逆变器无论市电是否正常一直处于工作状态。其电源的
切换时间为零秒，在市电正常时为无级稳压。在线式UPS
的这种特点，使它比较适合于用外加电池或加装优质发
电机的方法，改装成长时间不间断供电系统，简称为“长
效UPS”。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳
定，所以它多被用在要求供电质量很高的场所，电源无
切换时间，用户用起来放心。但其价格比后备式UPS要
高得多。
在线交互式UPS的原理与离线式不间断电源实际
上相去不远，其主要不同在于此类产品将充电回路整合
为双向转换回路，此回路牵涉到许多复杂的技术问题。
它属于一种智能化的UPS，可自动侦测外部输入电压是
否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降
压，提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机
之间可以通过数据接口（如D# A (0( 串口）进行数据通
讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源
及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统
的可靠性。
注意几个事项
使用者应首先对UPS的功能和各项性能指标有个
清晰明了的认识，这是正确合理选择UPS的必要条件。
一、UPS的功能可概括为：
% 当市电掉电时，不间断地向负载继续供电；
% 要具有电网的输出能力，并全面地改善供电质
__量；
% 当供电系统（包括UPS）故障时，能给负载（特别
计算机和网络系统）以全面的保护。
根据其功能的要求，具体的UPS电性能指标应分为
以下四个方面：
$% 对电网的适应能力。
这就是说，所配置的UPS必须在当地电网条件下能
正常运行，并且不对电网产生不良影响。这方面的性能
指标包括：
% 允许电网电压变化的范围；
% UPS输入功率因数；
% UPS输入电流的谐波成份；
% 允许电网电压频率变化的范围；
% 允许电网的不平衡度（三相）和波形失真度。
上面的第一、四、五项是要求UPS能适应电网环境，
第二、第三项则要求UPS不干扰和破坏电网。
&% 满足负载要求的UPS常规输出指标。
这方面指的是要满足负载要求，并改善供电质量的
一般性输出指标。这方面的指标包括：
% 输出电压稳定精度；
% 输出电压波形失真度；
% 输出电压不平衡度；
% 输出电压频率稳定度；
% 市电掉电时的转换时间；
% 市电掉电后的继续供电维持时间；
% 抗干扰配置和抗干扰功能。
’% UPS的输出能力和可靠性
对于使用者来说，要求UPS尽可能有真实的电网输
出能力和可靠性，否则，它就会影响负载的运行，甚至构
成新的故障源。输出能力指标既是负载的要求，但更重
要的是这些指标直接反映了UPS的可靠性，实际上是可
靠性的量化指标。这方面的指标包括：
% 运行效率；
% 输出电流峰值系数（周期性峰值负载）；
% 输出电流浪涌系数（非周期性峰值负载）；
% 输出过载能力；
% 输出功率因数；
% 冷启动能力。
(% 智能管理和通信功能
% UPS的智能化不仅是提高UPS本身功能的技术
措施，也是使用维护的需要。一台智能化高的UPS，要有
高度自动化的自检功能，自动显示、报警、状态记忆功
能，以及通讯功能。
% UPS不仅向由它直接供电的硬件设备提供保护，
在国际互联网时代，还应该向这些设备所运行的软件以
及数据传输途径提供安全可靠的保护，这就意味着，UPS
应配置相应的电源监控软件，#)*"（网络管理协议）管
理器，使其有远程管理能力，用户可执行UPS与网络平
台之间的监控和数据通讯操作。
二、在评价UPS性能优劣时应注意的几个问题：
用以上指标评价一台UPS的优劣性，要有轻重之
分，要根据电网条件、用电环境、自然环境、用电设备的
特殊要求、使用和维护水平等因素，确定满足需要的
UPS。有以下几个问题是值得注意的。
$% 不要过份追求对UPS常规电性能指标的要求。
诸如转换时间、电压和频率稳定精度、波形失真度
等，对负载而言，对这些指标的要求并不苛刻，事实上当
前上市的各品牌的UPS在这些指标上都可以满足负载
的要求，不应该成为评定优劣的标准，更不应该做为是
否选用的条件。至于抗干扰能力，这是必须具备而又难
以检测的一项指标，使用者要考查UPS（包括在线式）电
路结构中是否有高频滤波环节和配置。
&% 不应忽视对UPS输入功率因数和谐波电流大小
的要求
输入功率因数低和输入电流谐波成份大意味着干
扰破坏电网，对电网形成电力公害，影响在同一电网中
其它用电设备的正常运行，加大电网以及供电系统中其
它设备和部件的功率容量。特别是大功率UPS，一般都是
双逆变在线式结构，由于输入端有整流电路，其输入功
率因数只有+% ,，而谐波电流高达&- . ’+/ ，也就是说，
如果UPS由电网引入的有功功率为,+ 千瓦，同时也就
有0+ 千无功功率在电网与UPS之间流动，这对电网的
影响是相当严重的，如果由柴油发电机带动这样的UPS，
就需要发电机的功率容量是UPS功率容量的&% - . ’
倍。
’% 应该重视对UPS输出能力和可靠性的考察
UPS的平均无故障间隔时间*123 仅仅是一个估算
可靠性的参数，影响此数值的因素很多，是一个无法检
测的参数，而上面提到的UPS输出能力的各项性能指
标，都是可以量化的可靠性指标，在同等运行条件下，效
率高、输出电流峰值系数和浪涌系数大、过载能力强的
UPS，其可靠性必然高，这是毋容置疑的道理。事实上，同
真实的电网能力比较，以上这些指标实际上是UPS对负
载的限制，限制就意味着UPS本身能力的不足。具体的
说，效率低意味着UPS本身损耗大，发热量大，这会加快
主要功率半导体器件的老化，降低使用寿命。输出电流
__浪涌系数低迫使UPS在负载启动的瞬间转旁供电，待启
动过程完成后，再转回逆变器供电，这个过程是存在转
换时间的，同时增加了故障的几率。输出电流峰值系数
只有$% & 是不够的，为了满足特殊负载的要求，此系数
应提高到’% &。至于输出功率因数为() *（容性），这就意
味着当负载为纯阻或者感性时，UPS的输出能力就大幅
度地降低。
考虑几个重要因素%
&) UPS的容量：UPS容量的确定取决于负载功率的
大小。负载功率可用估算法进行简单计算，即把各个单
项负载的功率加起来得到的和，再乘以一个保险系数+
,+ 一般取&) $ - 作为总的功率负载。再以该负载功率为
基数，考虑为以后扩充设备留一定的余量，即可确定出
所需UPS的容量了，其单位是./、+./。选购时要尽可
能选择单台大容量的UPS，因为根据大量实践证明，采用
单台容量较大的UPS集中供电方式，不仅有利于集中管
理UPS，有效利用电池能量，而且降低了UPS的故障率，
且维护起来也较容易。
0) UPS的相数：目前UPS的相数类型大致有三相输
入1 三相输出、三相输入1 单相输出和单相输入1 单相输
出等三种。用户应根据负载的具体情况及自己的配送系
统进行选择。一般情况下，大功率的UPS,&((+./ 以上-
都是三相输入1 三相输出；中、小功率的UPS,0+./ 以
下- 均为单相输入1 单相输出。三相输出电源设备结构复
杂，维护保养困难，且价格较贵，一般说来，要求用户将
UPS输出端的负载不平衡度控制在不超过$(2 3 4(2
范围内。建议在满足负载要求的情况下, 通常情况下负
载均为单相- ，宜优先选择单相电源输出的UPS；对输入
来说，有些负载的工作电流较大，且要求电流波动小，这
时可选择三相电源输入的UPS，以使系统工作状态更加
平稳可靠。中、小功率的UPS应用特别广泛，故对其相数
的选择应尤其慎重。单入1 单出的机型，用户无需考虑
UPS输出端的负载均衡分配问题，但必须考虑市电配电
的三相均衡带载问题。三入1 单出的机型表面上看用户
无需考虑市电三相输入平衡带载问题，实际上用户应为
它的交流旁路市电输入的相线和中线配置上可单相承
担UPS额定输出电流的导线截面积。对于家用及小型办
公室来讲，选择微功率单相输入1 输出的UPS完全可以
满足日常工作需要。
$) UPS的工作方式：对一般计算机而言，选择后备式
UPS即可满足要求。虽然这种UPS在电源切换过程中存
在相对较长的切换时间，对计算机有瞬间的电流冲击，
但目前计算机的电源一般均能承受，并且后备式UPS电
源质量稳定，价格便宜。但如果计算机系统对供电质量
有严格要求，尤其是一些重要行业和部门的网络计算
机，最好选择在线式UPS，以保证系统的绝对安全，确保
万无一失。
4) UPS的保护时间：即UPS的蓄电池能够持续供电
的时间。这要根据用户所在地的市电供电情况来综合考
虑。如果市电能够保证正常供电，只是偶尔有瞬时停电
的情况，选择普通的后备式UPS即可满足需要；如果市
电停电的时间稍长，所选的UPS的最短持续供电时间应
足以保证用户能够做好停机前的所有工作；对要求长时
间不能间断供电的重要行业和部门，应选择长效型后备
式UPS，其供电时间可达5 小时以上。
’) UPS的品牌：UPS的市场蓬勃发展，各种品牌的
UPS充斥市场，产地各异，产品质量参差不齐，良莠不
分，用户在选择时一定要具有品牌意识，睁大慧眼，货比
三家，三思而后行。由于有些UPS厂商的宣传力度不够，
使得很多准备购买该设备的用户仅集中在几家品牌
上。实际上目前国内市场上的UPS品牌有很多% 诸如美
国的/"6 789: 系列、;8<=>? 系列，7@#A 的"8<=>B< 系列、
CB=<=DEE 系列、C@FFUPS系列、爱克赛、"6;，意大利
7GFFH 的6"# ;GIG "J!# 系列，台湾的K/IAG、香港
的LG;/、瑞士的H;、法国的;@FJHI L@FHI、意大利
I) # 集团的#; 及#A 系列、#HJ@ 系列，荷兰.H6AFGI 的
"H6G、;H6FG、KHJA/ 系列，国产品牌也毫不示弱像上海
复华“保护神”系列，北京恒声“恒电”系列，深圳南方的
“迈普”系列，华达的UPS系列，福建科华的在线式CF 系
列及后备式I、J 系列，苏州安电的;/ 系列，中科院计
算所的KC 系列等。尤其值得一提的是美国的#/IA/+
, 山特- 及#@IKGI, 山顿- 系列UPS在我国占有大量的
市场份额，其质量和信誉都是值得信赖的。
综合上述各个因素，用户在选择UPS时应明确自己
的供电要求和特点，在选购前咨询专家对多个品牌进行
全面分析和了解，做到：尽量选择名牌产品，这样产品的
正常维护及售后服务都比较有保证；不要一味图便宜，
追求低价格；以满足自己的需要为准绳，不要追求某些
实际用不着的功能及高指标，这样可以降低不少价格；
切忌只看中单一性能指标忽略其它参数；着重注意所选
的UPS是否有完善的自动保护功能及性能良好的充电
系统，以及厂商是否能够提供良好的维修及售后服务。
不管UPS有多复杂，其性能最终取决于它的电池，只要电池失效，再好的UPS也无法提供后备功能。目前
在UPS不间断电源中，广泛使用蓄电池作为储存电能的
装置。
能量流程：电能’化学能’电能
种类：适用于UPS蓄电池的主要有三种：
$% &# 型电池’ 价格便宜( 和)&& 型电池’ 适用于低
温工作( ；
*% +# 型电池’ 长放电时间场合( ；
,% 密封式- 型电池。
由于密封式- 型电池采用了阴极密封技术，克服了
普通蓄电池定期补水的特点，达到了电池免维护的目
的。
UPS电池具有自放电效应。用户购买时电池的残存
容量已经远小于出厂时的容量，因此对于新购买的UPS，
一般要进行一次较长时间的充电，这叫做初充电。电池
的初充电电流大小应按.% $/ 来充电，蓄电池在放电终
了后可进行再充电，这叫正常充电。目前在UPS中要用
两种较普遍的充电方式：浮充’ 01234 /53678 ( 和脉充
’ 469/:18 /53678 ( 。所谓浮充电是指整流电的输出与蓄电池
并联工作，并同时向负载供电，实际上此时整流器提供
的电流分两路，一路送给负载，另一路送给蓄电池，以补
充蓄电池自身内部损耗，浮充充电工作方式接线简单，
对改善UPS输出瞬态响应特性有好处。脉冲充电的特点
是充电电流随电池容量而变化，电池和负载不是并联连
接的，用这种方式充电，可以缩短充电时间。
寿命：UPS的寿命是指在正常环境下以同深度
’$..;、<.;或*.;等( 放电，再回复可使用的次数。良
好的使用方法和维护习惯可以适当延长UPS的使用寿
命，保证主机的正常工作，在这里向用户介绍一下在使
用过程中应注意的几点内容：
$% 不要大电流给电池充电，过大的充电电流容易使
电池内的极板弯曲，活性物质脱落，结果使电池实际容
量低于标称容量，甚至损坏电池。
*% 电池不要深度放电，当放电深度大于某一程度
时，电池则很容易“死掉”，失去回复能力。
,% 对于不同容量的电池，绝对不可以在同一组中串
联使用。
=% 电池的最佳使用温度在*<>，每超过$.>，电池
的期望寿命降低一半。
与计算机其它外设相比，UPS出现故障的几率较
大，要想使UPS发挥其应有的功能和作用，正确使用和
维护UPS是一门很值得探讨的学问，维护得好有可能延
长UPS的寿命，在这里建议大家特别是应注意以下几方
面：
$? 新购置的UPS在使用前应根据使用说明对其后
备蓄电池进行均衡充电，以延长其使用寿命，一般充电
时间为$* @ =A 小时。
*? 在进行UPS连接时，应正确连接交流输入的极
性，以确保UPS电N__pN_源无论是工作在市电供电状态，还是
工作在逆变器供电状态，进入工作状态! 再开负载电源开关，负载开关应一个一
个地打开，关机时则要完全倒过来。注意不要带载关机，
也不要频繁开关"#$ 电源。
最后，提醒用户注意防雷击。雷击是所有电器的天
敌，一定要注意保证"#$ 的有效屏蔽和接地保护。另外，
还应把"#$ 放在通风散热良好的地方。
互联网的发展使得跨地区、跨行业的电子商务突飞
猛进，在时间就是一切的网络时代，电子商务的发展对
网络的要求也越来越高，面对来自全球的用户，电子商
务系统不容许有任何的中断，在% & ’( 小时内出现任何
时刻的电力供应不足都会造成网络瘫痪给整个企业和
用户带来巨大的经济损失。互联网时代里，大量数据的
传输、存储、共享、分配等对电力设备的要求也越来越苛
刻。当前的"#$ 已经不再是只在停电时一显身手的英雄
了，它除了不间断外，还可以将不稳定的市电进行稳定、
可以将市电中的各种杂波衰减或消除，带隔离变压器的
"#$ 还可将市电与负载隔离，缓冲等。并可以作为计算
机网络的有机组成部分，实现无人值守，故障时自动告
警、拔号、打寻呼等。可以说当前的"#$ 大都已脱出了
“停电保”的单一功能。但是时代在发展，用户的要求在
增多，尤其是对输入功率因数、市电利用率、整机效率、
带载能力和过载能力等等又提出了更高的要求。使得各
类"#$ 不得不从结构原理上作进一步的拓朴。随着新技
术的不断地被开发出来和在实践中的逐步应用，可以预
见：今后"#$ 将向着高频化、智能化、网络化和大容量单
机冗余化的方向发展。
高频化：虽然传统在线式"#$ 的技术已经非常成
熟，由于它本身带有许多无法突破的问题，使其发展前
途受限。高频化概念的引入，给"#$ 的发展带来了许多
新的思路和空间。随着高频技术和器件的发展，)*+, 及
以下的高频在线式"#$ 的技术和产品已经成熟，其功能
和可靠性均应高于传统"#$。高频化对于减小体积、降低
成本，以及对非线性负载有更好的响应上起着重要的作
用。
智能化：微处理器在"#$ 上的应用，过去只在大、中
型"#$ 上来用，但近年来已逐渐向小型、微型"#$ 方面
发展，其带来的结果是"#$ 的智能化发展，包括控制、检
测、通信。"#$ 逐渐由计算机来进行管理，并且计算机及
外设能“自主”应付一些可能预见到的问题，能进行自动
管理和调整，如自动关闭宿主计算机的操作系统并关闭
其电源、定时开关"#$ 本身等，并能将有关信息通过网
络传递给操作系统或网络管理员，便于进行远程管理。
这不但能减化操作手续，而且也减少了故障率，因为有
-./ 以上的故障是由于人的因素造成的，比如误操作
等。高频化和智能化能够给"#$ 带来一个广阔的发展空
间，同时促使其能够在体积、重量、结构等方面大大缩
减。
网络化：把"#$ 做为网络家庭一个成员的要求越来
越迫切，因为它是网络能正常运行的基础。要求"#$ 拥
有更大的蓄电量、可以同时为多台计算机或其它外设服
务，并能够通过某种机制达成负载之间的动态配置。
大容量单机冗余化：由于网络对"#$ 可靠性的要求
越来越高，而解决可靠性的途径除要求元器件本身高可
靠外，那就是用冗余的方法。小容量"#$ 的单机内冗余
已出现，比如,#0 的$122345, 678+, "#$ 就是由五
个(8+, 的模块构成9 : ; 冗余系统。而大容量的"#$
目前还必须通过并机的方法实现，但这样作又使用户投
资太大。是否考虑在单机上采取某种手段，又不使设备
量成倍增加、体积又增加不多、价格又不太高，而又可实
现一定的冗余功能呢？$122345, 已经作出了榜样，而
且也的确已见成效，如果再努一把力就可以了。这样作
了以后，也会给维修带来很大的方便。
此外，将"#$ 系统与<=>?@=?> 技术紧密集成，增加整
个信息系统的易用性在互联网时代显得尤为重要。虽然
传统的技术如电话拨号、$92# 协议、4?A=?> 等已实现了
对"#$ 的远程和集中监控，但这些技术通常要求特定的
设备配置和操作技能。<=>?@=?> 的普及对"#$ 系统的可
靠性提出了更高的要求，"#$ 厂商如,#0 已推出了可使
用浏览器监控"#$ 的产品，如B?C D $92# 0E@F、2EG>?@H
$IJ>KL、B?C M?NJK? 2E=EO?@ 等。虽然这些只是一个开端，
但毫无疑问，使用<=>?@=?> 技术监控"#$ 系统将成为未
来"#$ 技术的主流之一。&
后记
在跨入’6 世纪的近五年中，全球? 化潮流强劲，
,$#、3$#、<M0 等全新商业模型的出台，有力地拉动了全
球"#$ 市场的发展，“网络"#$”的提出，使越来越多的
<4 厂商意识到"#$ 在计算环境中的重要性，从而使其从
幕后走向前台；紧跟<4 业发展的要求，加强技术产品的
研发，根据用户的需求及时推出产品，巩固自己在激烈
竞争环境下的地位是每一个UPS厂商在新世纪里首要
考虑的问题，而保家护国，则需要厂商与消费者共同永
不间断地努力。
