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不间断电源供电方式的探讨（吴忠耿、游志鹏）
在通信行业、银行金融管理、办公自动化管理。航空航天技术、计算机网络甚至以信
息高速公司为代表的新兴产业中，为确保数据管理、程序软件和图像处理的安全、准确和
连续、稳定、可靠，无不用到不间断电源UPS。有些重要用户不允许在它的供电系统中有
任何供电中断的情况发生，这时候就需要采用冗余供电方案来增加整个电源系统的可靠性。
目前，应用最为广泛的一种冗余供电方式为主备冗余供电方式。从大功率UPS工作原理上
看，绝大多数为大线式UPS。因此，在讨论冗余供电之前，首先应了解在线式UPS的工作原
理。
一、在线式UPS的四种工作状态
1、市电正常：在正常工作状态，由市电提供能量。整流器将交流电转化为直流电。
逆变器将经整流后的直流电转化为纯净的交流电提供给负载；同时，充电器对电池组浮充。
2．市电异常：市电断电或者输入市电的电压或频率超出允许范围，整流器自动关即。
此时，由电池组提供给逆变器直流电进行逆变给负载供电。
3市电恢复正常：当市电恢复到正常后，整流器重新提供给逆变器能量，同时，充电
器对电池给充电。
4．旁路静态旁路是系统的重要组成部分，在下列两种情况下，UPS处于旁路。
（1）当负载超载、短路（实际上可以看成是一种严重的超载）或者逆变器故障，为
了保证不中断对负载的供电，静态旁路开关动作，由市电直接对负载供电。
（2）维修或测试时，为了安全操作，将维修旁路开关闭合，把UPS系统隔离，做这种
切换可保证对负载不间断供电。
二、双机主备冗余供电方式
很明显，UPS处于旁路工作状态时，计算机等负载不受UPS保护。此时，如果发生交流
电中断、过压等故障，就将造成计算机等负载电源供应中断或设备损坏。因此，很自然想
到用一台 UPS的输出作为另一台 UPS主机的静态旁路电源，这就是双机主备冗余供电，也
叫双机串联冗余供电。
1．工作原理简述
（1）正常情况下：计算机等负载的工作电源由UPS主机的逆变器提供，备机处于空载
运行状态。
（2）主机故障：主机故障，主权转为旁路供电，此时备机的逆变器输出通过主机静
态旁路开关供给计算机等负载电源。主机故障转为旁路在毫微秒的时间内完成，不会产生
负载电源中断。
（3）备机故障：备机故障，备机转为旁路。此时主权的静态旁路输入的不再是备机
的逆变器输出，而是交流电经过备机的静态旁路开关供给。此时相当于生机单机工作。
（4）主、备机同时故障；主、备机同时故障，主、备机同时转为旁路工作，交流电
经过各机的静态旁路开关，再经主机的静态旁路开关供给计算机等负载电源。当然，主、
备机同时故障的可能性极小。
3．优缺点
（1）优点
1）安装方便，易于实现；只要主机具有独立的静态旁路输入口，就可以很容易地实
现主、备机冗余供电。甚至是不同型号、不同品牌的UPS，都可以很方便地组成双机冗余
供电。
2）可靠性高；系统调试时，只要将主、备机的输出电压调整到一致即可。根据我们
的实际经验，双机主、备冗余供电可靠性高于双机并联冗余供电。
（2）缺点：由于在平时正常工作状态下，所有的负载全部有主机提供，备机处于空
载运行状态。长时间运行，会造成主、备机的老化程度不一样。需定期或不定期地进行主、
备机倒换。（注：美国EXIDE公司的Profile、Prime系列具有效率优化器功能，可以很方
便地实现主、备机倒换，可克服上述缺点）。
三、多机主备冗余供电方式
由于两台UPS同时发生故障的概述几乎为零，因此在双机串联热备份的基础上，可发
展一种更为合理、更为节省投资、更为可靠的多机主备冗余供电，这就是三机主备冗余供
电。（三机以上的主备机冗余供电原理与三机主备机冗余供电原理相同）
2．工作原理简述
（1）正常情况下，计算机负载电源由主机1和主机2分别承担，备机处于空载备用状态。
（2）主机1故障，主机1转旁路，备机逆变器输出通过主机1的旁路开关给负载提供电
源。
（3）主权2故障，同主机1故障情况。
（4）备机故障，相当于主机1和生机2分别单机工作。
3．优点
（1）节省投资。比如要实现80KVA双机冗余热备份，需2台80KVA的UPS而用上述3机冗
余热备份的方式，只要3台40KVA的UPS即可实现目的，可节省相当一笔投资。
（2）避免单一故障点，增加可靠性。不论双机主备冗余供电或双机并联冗余供电，
其输出线路均只有单路，如果输出总线路故障或输出线路中任何不受开关保护的负载短路，
都将造成所有的负载供电中断。而三机生奋冗余供电，具有两路输出口，即使其中一路故
障，另一路仍有输出，因此，可保证有一半的负载正常工作。对于具有双路交流电输入的
计算机或计算机系统也双机热备价时，采用三权主备冗余供电方式，完全可排除因电源故
障而引起计算机系统工作中断的可能性。
摘自《邮电商情》
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