不斷電系統(UPS)供電原理簡介

這除了是工作上需要的資料之外，
也是箱子敗家清單的下一個目標（排在硬碟、風扇後面）



[轉載] 不斷電系統(UPS)供電原理簡介

不斷電系統（UPS；Uninterruptible Power Supply）的供電原理，是當市電正常時，UPS會將市電的交流電轉換為直流電，一方面提供變流器轉換成潔淨交流電供設備使用，另一方面對電池充電，以備電力中斷時使用；一旦市電異常時，UPS即將儲存於電池中的直流電供變流器轉換為交流電，供給負載繼續使用，達到不斷電的功能。
目前市面上銷售的不斷電系統又可分為兩種，一種是「在線式」(On line)不斷電系統，另一種是「非在線式」(Off line)不斷電系統。兩者最大的差異，在於使用「在線式」不斷電系統，不論市電是否正常，電力的供應會通過UPS系統，因此當電力中斷時，不斷電系統會自動啟動電力供給負載，而無須切換，也由於電力的供應較為穩定，因此「在線式」不斷電系統相當適合對於電力供應品質要求較嚴格的使用者。
而使用「非在線式」不斷電系統，平時電力的供應並不會通過UPS系統，只有當市電供應中斷時，設備的電力供給來源才會切換至UPS系統，持續供應電力。


何謂在線式（On-Line）不斷電系統？ 
當市電正常供電時，市電經濾波迴路及突波吸收迴路後，分為兩個迴路同時動作，其一是經由充電迴路對電池組充電，另一個則是經整流迴路，作為變流器的輸入，再經過變流器的轉換提供電力給負載使用；此時若市電發生異常，則變流器的輸入則改由電池組來供應，變流器持續提供電力沒有中斷。
由此可知，在線式不斷電系統的輸出完全由變流器來供應，因此不論市電電力品質如何，其輸出均是穩定而不受任何影響。因為此類產品從開機就已取代了市電，因此其輸出波形與市電相同，均為正弦波。


何謂離線式（Off-Line）不斷電系統？
當市電正常供電時，市電經濾波迴路及突波吸收迴路過濾雜訊後，直接供應電力給負載使用，在此同時有一迴路經充電迴路對電池組充電，此時若市電的電壓不穩定，則輸出電壓和市電一樣不穩定；此時若市電發生異常，則轉換開關切換到變流器，由變流器提供穩定的電力給負載使用。
由此可知，離線式不斷電系統有兩組電力交替使用，這並不是好事，因為兩組電力於交替轉換時會產生轉換時間，此轉換時間對於某些設備將會造成當機，而且為了降低成本，大部份此類產品的輸出波形皆為階梯波。當然此類產品也有正弦波輸出者，但兩者售價相差甚遠。


如何購買適合的UPS不斷電系統？
‧在電力品質不錯的環境中（住宅區與商業區）並不常發生電力異常的現象，可使用 OFF-LINE UPS 以降低購置成本。
‧如果電力品質不穩定的環境（如：附近有使用電力負較重的工廠或正在施工的工地、工業區...），若希望軟硬體設備及資料不因電力品質而產生問題，則建議使用ON-LINE UPS，才可提供設備和資料完善的保護。


UPS產品的分類（一）
許多人對UPS（不斷電系統）產品大多抱持著「買了可用就好」的想法，因此對UPS的分類很少去注意。然而，認識產品的分類，的確可以讓我們在購買這個產品時，能準確有效地找出最適合我們使用的設備，因此，我們今天稍微來提一下UPS這款產品的分類，讓大夥對UPS能有更深一層的了解。
事實上，業界對不斷電系統的分類方式有很多種，但是在一般消費者的心目中，大多利用電力容量以及設計原理來進行分類。在電力容量方面，我們根據Frost & Sullivan的資料指出，其主要分為五種：
一、 超微型：1KVA以下
二、 微型：1～3KVA
三、 小型：3.1～5KVA
四、 中小型：5.1～20KVA
五、 中型：20.1～50KVA
六、 大型：50.1～100KVA
這裡我們就可以發現，不同的VA值，會有不同的產品。那什麼是VA值呢？簡單的說，VA值就是不斷電系統容量計算的單位，V表示電壓，A表示電流，電壓乘以電流就表示功率。對UPS來說，其負載總耗電量（VA值）不得大於UPS輸出端功率（VA值），否則就是超載。若負載總耗電量超載了，一旦市電異常或中斷，UPS亦無法正常運作。因此，若我們不注意設備的總耗電量，我們也很難去估算到底要買什麼等級的UPS。不過，以一般消費者的角度來看的話，我們所使用的設備通常不會超過3KVA，所以，我們購買的UPS大多都屬於超微型以及微型。


UPS產品的分類（二）
UPS的另外一個分類方式是採用UPS的設計原理來分類的。一般我們大略將其分為在線式（on-line）、離線式（off-line）以及在線互動式（line-interactive），接下來，我們將它的功能與特色稍微作一下說明。
離線式的UPS，它平時會處於待機狀態，只有在市電斷電時才會開啟儲備的電源供應，它有點像是在安全門附近的緊急逃生照明設備，當斷電時逃生設備便會自動啟動其電池電源，而離線式的UPS就是類似這種原理的產品。不過，離線式的UPS通常是在電力品質較佳的地區使用，應用上以低單價的個人電腦或週邊系統較多。
在線式的UPS則與用電設備同時運作，因為它除了停電時能直接取代市電供電外，同時也可以對市電進行穩壓、排除雜訊等功能。因此，它可以保護電腦設備，避免長期遭到電力品質不穩定的慢性傷害。
最後，我們來看看所謂的在線互動式的UPS，這種UPS在正常供電時，電力是由其他線路經過UPS內的變壓器來輸出的，但它與在線式UPS不同的是，此時互動式的UPS會同時進行電池充電的動作，因此，電池在回充電源的速度較快，但保護性卻較在線式的UPS較低，可說是介於在線式與離線式之間的產品。不過，這類產品在一般電腦設備或週邊系統的應用上較少，因此消費者不常有機會接觸。


常見的幾種電力問題
隨著電腦設備研發技術日益精細，對供電品質的要求也愈來愈高。不斷電系統所具備的功能，正是提供用電設備一個安全、穩定並持續供電的保障。到底不斷電系統與我們的用電設備會碰到那幾種電力問題？我們在下面將一一為您介紹。
一、暫時或長時性的低電壓狀態：
電壓在某段時間內高低變化，會危害電腦或精密設備之正常運作，並引起傳輸中的訊號錯誤，而造成不正確指令或資料混亂；
二、暫時或長時性的高電壓狀態：
電壓在某段時間內輸入超出限定的電壓值，同樣地也會危害電腦或精密設備之正常運作，引起傳輸中訊號錯誤，同時造成不正確指令或資料混亂；
三、斷電：
電力不預警地中斷，電腦系統因停止工作而造成運作中斷，使數據或資料喪失；
四、雜訊干擾：
散佈在電源中的高頻率電壓所造成的電壓異常，高頻雜訊容易侵入電腦印刷電路板中，造成記憶數據消失或資料錯誤；
五、高壓突波：
短時間內突發的高電壓，此種狀況屬偶發性干擾，易使設備異常發熱或導致系統錯亂，甚至停機，並且在事後經常追查不到原因；
六、頻率飄移：
輸入電壓頻率不穩定，結果就是導致當機。


事實上還有許多其他因素導致電力問題的發生，上述六點也只陳述在日常生活中經常遇到的狀況。不過，大部份的現象都能藉由電源供應器與不斷電系統來克服，因此為您心愛的電腦添購一台不斷電系統確實是有其必要的決定！


資料檔案流失，45％因電力問題所致
您需要一台不斷電系統嗎？這個數據可能會讓您正視這個問題。據國外調查機構之統計數據顯示：導致資料檔案流失的各類問題中，電力問題便佔了45％強。這個數據讓我們幾乎可以斷定：若解決了大部份的電力問題，就能克服將近一半的資料檔案流失的問題。
隨著數位資訊時代的來臨，每個人需處理的數位資料也相對增加，數位資料儼然成為現代人賴以生存的重要資產。為了保護我們的資料不致因電力問題而受到損害，不斷電系統便是我們的最佳選擇方案。
只是電力問題所牽涉的範圍甚廣，「中途斷電或停電」的問題卻佔不到所有電力問題的13％，而最主要的問題卻是在「暫時性的低電壓」，這約佔了所有問題的87％強。事實很明顯，我們利用不斷電系統並非在要求電源供應上的不斷電，而是為用電設備要求純淨且無雜質的電流。因此，提供系統穩定且適當之電流，便成為不斷電系統的主要功能之一。
您需要一台不斷電系統嗎？我想現在這個答案在您的心中應該是肯定的。不斷電系統不只能保障我們在斷電時資料的適時處理，也可給我們穩定且安全無雜質的電流。

資料來源:聯強經銷商網站