实施UPS之前需要考虑的5件事

工业物联网(IIoT)依赖于数据的快速准确通信。关键控制系统不能承受可能导致工业PC或控制器崩溃的瞬间电源中断。不间断电源(ups)可以防止这种类型的事件。了解选择UPS的基础知识将有助于为特定应用实现正确的UPS。

虽然UPS系统有多种形式和设计，但本文主要关注DIN轨道安装UPS，它在多个行业的许多应用中使用。

1.定义UPS应用要求

UPS的负载类型是交流还是直流?

传统系统倾向于使用交流电，所以旧系统的改造也可能需要交流电。然而，在过去的20年左右，工业PC (IPC)市场的增长导致了直流电源的转变。

接下来，考虑电源和运行时需求。您需要计算UPS的适当尺寸。这就是你需要建立现实期望的地方。很容易说一个10a系统需要运行48小时。然而，实现这个系统可能是另一个任务。

在持续断电的情况下，UPS的工作是确保控制平台安全有序地关闭，避免数据丢失、系统崩溃或故障。在设计系统时，重要的是要选择电池大小，以允许在PC被告知关闭或主电源馈电在合理的时间内返回之前的一些运行时间。超大电池系统需要很长时间才能恢复充电。

电池是这个方程式的下一步。虽然有很多电池可供选择，但大多数UPS制造商使用的是一些行业标准类型。一些制造商只会提供一种技术，如阀控铅酸(VRLA)。其他公司将提供多种产品，如阀控式阀控装置和宽温度阀控式阀控装置，以及磷酸铁锂(锂离子)。正如后面提到的，不同的电池有不同的性能特性和使用寿命。

对于大多数ups，运营商无法知道电池的健康状况，而有些ups会有故障指示器，如果系统位于远程，则可能为时已晚。理想情况下，UPS将为电池系统提供多个健康点，因此操作人员可以在电池到达故障点之前采取预防措施。

最后，看看UPS是如何传递这些数据的。大多数UPS解决方案使用led，少数选项提供固定阈值点的干接点输出。更新的UPS系统可以提供这些标准，并将完整的数据流集成到控制平台中。一些系统可以通过工业协议进行通信，例如以太网/IP [Odva.], Profinet [π北美]和modbus tcp / ip [Modbus组织)和ethercat [EtherCAT技术用户组］．

2.分散的AC UPS技术

在操作AC电压的控制系统中，AC UPS最有意义。AC UPS有几种类型的技术。

离线或备用拓扑非常简单。这些产品价格便宜，因此它们是最常见的AC UPS。在正常条件下，离线UPS将电源功率从输入传递到输出，而不会与电池电路​​不同的电池充电电路以外的任何相互作用。如果电源电源发生故障，UPS将从电源电路切换到电池电路。从UPS输掉电源时的转移时间直到它产生来自电池的电源不能超过10毫秒（MS）。10 ms传输通常不会影响下游设备，但重要的是考虑对电压波动敏感的系统。

在交流UPS解决方案的离线部分，有两个子集:修改(模拟)正弦波输出设备和纯正弦波输出设备。这些技术以不同的方式产生交流输出。

改良的正弦波器件从电池组中提取电压，并以最简单的形式，尝试创建一个近似于正弦波的图形。虽然这种类型的UPS成本相对较低，但也有一些缺点。电压的巨大变化会破坏下游设备的输入电路。这些巨大的步骤也会产生大量UPS输出的切换瞬态。随着时间的推移，这可能导致工业pc和plc中的小电源过早失效。

纯正弦波UPS产生相同的正弦波形输出，可以复制来自120/230 V电源供电的波形。纯正弦波UPS是可编程逻辑控制器（PLC），分布式控制系统（DCSS）和IPC等敏感控制设备的更好选择。需要更多电路来产生这种类型的输出，因此该系统更昂贵。但是，由于UPS支持的任何控制设备将持续更长时间，投资通常会得到退还，从而长期导致总体拥有成本较低。

关键任务应用程序将需要更高级的UPS，称为双转换或在线UPS解决方案。在这种拓扑中，UPS永远不会处于待机模式。电池电路主动连接到系统。如果电源供电被中断，输出上没有中断或电压凹陷，导致无缝电池操作。在线系统还具有内置的过滤和规定水平。在正常操作期间，它将来自AC的输入电源转换为DC，然后通过逆变器再次回来。这种隔离级别可防止输入侧的电压波动和次要功率干扰。然而，较高的功能级别具有更高的价格标签和更大的外壳。

3.分布式直流UPS设计

AC UPS的缺点是下游的一切都是交流电源，并依赖于该奇异UPS。控制柜应用可能需要一个非常大的AC UPS来为所有下游设备供电。如果AC UPS失败，则所有下游设备都会如此。分布式DC UPS可以节省成本和空间。

现在大多数控制柜都是基于直流电压的。一个交流UPS备份和支持在入口的一切。对于直流UPS，在交直流供电后进行备份。

通过这种UPS定向，您可以将负载分解为缓冲和无缓冲的负载。（参见下文。）无缓冲的负载是在电源电压损失期间可能会丢失电源的设备，而不会导致系统故障。AC / DC电源可直接为这些负载电源供电。DC UPS将为执行重要功能或缓冲负载的设备供电。这可以显着降低DC UPS的负载。该电流降低等同于UPS尺寸的减小，并降低所需电池容量的尺寸。

DC UPS技术比AC UPS解决方案更简单。直流产品不需要AC-TO-DC转换器或DC-TO-AC逆变器。UPS中的所有电压仍保留在标称安全的额外低压（SELV）水平为24 VDC。这对于电源和电池组来说更有效。使用其他直流电压的额外DC / DC转换器使用转换中的更多电流并在系统上变为寄生。在更高功能的UPS系统上，发生的唯一直流转换在电池的充电电路内。

直流UPS系统也支持负载优先级。这将优先为连接到UPS的负载供电。当UPS处于市电负荷供电、蓄电池组充电模式时，UPS将监测负载电流。当负载电流和充电电流合二为一导致主交流/直流电源过载时，UPS会自动降低充电电流，防止过载。

直流UPS产品的体积往往比交流产品小，因为它们的电路更简单。较小的尺寸对于具有有限的DIN导轨空间的控制柜来说是很有价值的。

一些模块化直流UPS系统自带内置诊断功能。虽然许多UPS都有“电池正常”或“系统故障”指示灯，但先进的UPS系统可以提供系统健康和功能的实时监测。维护团队可以查看电池健康、电压水平、负载电流、温度等实时数据。他们不需要猜测电池的健康状况或创建电池旋转计划，而是实时了解电池，并可以在电池失效前更换电池。

4.工业UPS可靠性依赖于电池

电池是骨干A UPS系统。当电源熄灭时，电池会留出来。那么你如何确保你的电池不是你的UPS系统中的弱链接？

工业UPS应用的评论电池类型包括:

• vrla.
• 宽温度范围（WTR）VRLA
• 锂变体

标准VRLA电池是UPS平台最常见的。它的成本低，成本和容量之间的平衡，但缺乏耐用性。标准电池的标称操作温度为0至40°C。它们在一个稳定温度约为27°C的房间中表现最佳。虽然它们在受控环境中很常见，但许多工业应用可以看到温度范围为-40至70°C。这种波动将大大减少VRLA电池的寿命。

WTR-VRLA电池可从-25到60°C操作。它们还具有比标准VRLA更长的使用寿命。它们通常用于户外应用。由于化学与标准VRLA的不同之处，WTR-VRLA通常较大，并且价格较高。

VRLA和WTR-VRLA电池在失效前可以运行大约250到300次充电循环。这意味着一个VRLA可能只持续6个月，而一个WTR-VRLA可能持续1年半到2年，然后需要更换。

锂电池的寿命和温度范围类似于WTR-VRLA电池。然而，锂电池可以具有高达7,000个电荷循环，这是使用寿命的显着增加。锂电池可能花费三倍的类似WTR-VRLA。然而，在寿命的过程中，锂电池的性能通常往往为自己付出代价。表比较了工业电池技术的性能和相对成本。

工业电池处理，安装时机

因为电池是消耗品，即使不使用，电压也会下降，所以最好购买并安装“及时”(JIT)，以确保可用的最新电池。蓄电池存放时，应定期充电，以保持电压。电池容量越小，需要充电和充电的频率就越高。

面板构建器完成内阁后，他们经常忘记它。如果电池在运输过程中休眠或储存，则会降低。如果保险丝没有断开，寄生载荷可以耗尽电池。理想的解决方案是在工厂验收测试后从机柜中取出电池，并将电池作为多个机柜的测试电池保留。当您准备好调试机器时，安装一个新鲜的电池。

5.连接的UPS提供性能数据

IIOT意味着工业世界比以往任何时候都更加联系，使许多设备更聪明。UPS也不例外。通过网络和连接，UPS性能数据可在任何时间或地点访问。

要连接到这些UPS，必须有一个网络到位。以太网/ IP [Odva.], Profinet [π北美]和modbus tcp / ip [Modbus组织)是美国最常见的工业网络网络协议之一。无论UPS安装在哪里，通过这些协议进行通信的UPS将使终端用户能够看到电池性能。

具有高级监控和诊断的UPS可以帮助工程师或技术人员对UPS或电池维护进行智能决策。通过警告警报和有关电池健康状况的实时信息，可以采取积极的方法来进行电池维护。具有这种数据随时可用，消除了“电池焦虑”和不必要的维护。

UPS系统对您的控制柜的健康起着至关重要的作用。这些提示增加了选择UPS系统以满足应用需求的准备工作。

肯·艾尔温是助理产品营销经理 - 电源，凤凰城联系。由内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程、CFE媒体和技术，mhoske@cfemedia.com.．

关键词：不间断电源，UPS，工业电源可靠性

定义UPS应用要求在ups选择之前。

交流分散、直流分布式UPS设计可用。

考虑电池性能和UPS通信。

考虑一下这一点

比例是多少可以通过更可靠的力量来防止您的停电？