从UPS的发展历史来说,UPS经历了两个阶段:旋转式UPS和静态变换式UPS。
旋转式UPS
旋转式UPS由整流器、电池、直流电动机、柴(汽)油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下,电动机带动数吨重的飞轮和发电机给负载供电。当断电后,由于飞轮的惯性作用,会继续带动发电机的转子旋转将动能转变为电能,可维持额定电压数秒时间,在断电的同时启动柴(汽)油机,当油机转速与发电机转速相同时,油机离合器与发电机相连,完成从市电到油机的转换。
这是UPS的较早形式,优点是维护简单比较稳定,但系统庞大、操作不便、噪声大、电力品质不高而且效率低下,但当时的技术条件的限制迫使人们不得不采用这种最简单的解决方案。
静态变换式UPS
随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用,旋转式UPS已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展,另一种形式的UPS——静态变换式UPS便应运而生了,这是我们目前最常见到的UPS类型。
UPS的核心器件是逆变器。UPS的发展史其实就是采用不同逆变器器件的发展史。早期UPS采用的是可控硅,这种UPS效率低,噪声大,体积庞大。第二代UPS采用了双极晶体管,其开关速度可以做到音频以上。这样降低了噪声,减小了体积,但由于双极晶体管容易造成二次击穿,于是采用MOSFET的第三代UPS产生了。但它的弱点是不易把UPS容量做得很大。
1982年,日本三菱公司成功地研制出具有场效应的高频特性,栅板电压可控,驱动电流小,并具有双极晶体管的大电流处理能力等诸多特点的新型功率器件,即隔离栅型双极性晶体管(IGBT)。山特公司是首家将IGBT技术应用于UPS领域的厂商,为此UPS发生了一次巨大的变革,一改过去那种大而笨重的形象,同时使UPS实现智能化控制变成了可能。
现代逆变UPS在近十几年中得到了迅速发展。就其技术性能讲,它走过了从方波到正弦波、从离线式到在线式、从小功率到大功率、 从常规延时(分钟级)到长延时(小时级)、从简单不停电供电到智能化操作和处理功能的发展历程。随着蓄电池和半导体技术的发展,其控制电路也发展很快,由开始的立分元件的简单控制发展到今天的微处理机控制,由硬件控制又发展成软件控制,如软件滤波器;甚至光纤通讯也被引入UPS,而且,微处理机也已被广泛应用于小容量的UPS中,甚至还专门为蓄电池的监控设立了微处理机,以保持电池的最佳状态。
网络UPS
随着计算机网络结构的扩展,现在在网络中应用的UPS不再只是单纯的电源设备,而逐步成为整个网络中电源的管理中心,UPS由最初单纯不间断供电已发展到今天的智能化、多功能。新型的UPS本身融合了多种新技术, UPS不仅是提供不间断电源的工具,而且当作为负载的设备在无人值守时,当市电故障后,UPS可以按照事先的约定顺序关机,甚至还可以自动发传呼或E-mail给管理者。现代的UPS与服务器上的软件协同工作,还能实现事件记录、故障告警、UPS参数自动测试分析、调节等多项功能,提供了完全的电源管理解决方案。现在有些UPS甚至可以对环境温度、湿度和烟雾等进行监视。
UPS的智能化还表现在加强UPS的节能功能即所谓“绿色UPS”上。“绿色UPS”可以减少PC系统使用的电能量,既降低了费用又保护了环境。比如“绿色UPS”在检测到打印机长时间空闲后,就会把打印机的电源关闭。当出现打印排队请求时,UPS可以马上给打印机恢复供电,随着“绿色UPS”的出现,为节约能源又提供了理想的解决方案。
UPS进入网络系统是有一个发展过程。接触过网络系统的人都有这样的体会,要想使网络系统能够长期正常工作,一个安全可靠的供电系统是必不可少的,为此引入了网络UPS概念。但是究竟如何使用UPS,确实经过了一个探索过程。早期的UPS只作为单一功能的不间断电源进入市场,后来随着供电质量的每况愈下,它又肩负起”净化”供电电源的重任,这时全功能UPS的雏形开始形成,再后来,带多釉保护功能的智能化网络UPS才正式登场。
普通UPS由于不具有将自身运行状态的相关信息提供给网络服务器的功能,那么造成的后果是一旦UPS因电池耗尽或发生其它意外情况时,网络系统就会被强行中断,而这正是网络服务器绝对不允许的,因为网络服务器在关机时必须采取一些保护性措施,如保存文件(将必要的数据进行备份)、关闭数据库、停止磁盘操作等,只有在这些工作完成后才能发出正常的关机(Shutdown)命令。只有这样的顺序步骤才能保证所存放的信息不被丢失。而普通UPS恰恰不能提供这种保证,它在发生故障或意外断电时,会使网络服务器在毫无准备的情况下突然关机,这自然会造成信息的丢失,使网络系统发生紊乱,严重时还会使整个网络系统瘫痪。
网络中最早尝试使用UPS的办法是在一些重要部位(如服务器等)分别安装独立的UPS,以保证这些关键部位的设备不至于因突然断电而遭到意外损坏。随后局域网技术的迅速发展为UPS提出了新的课题,早期那种独立的应用方式已不能适应了,为此又导致了局域网专用UPS的出现。到这时网络UPS的雏形开始形成。再往后,微处理器芯片取代常用的逻辑电路己成为UPS发展的重点,通过串行接口与网络服务器进行通讯,以完成对网络UPS的控制与管理,成为网络UPS的主流模式。 |