隨著對供電系統(tǒng)的使用安全要求和對供電負荷的保障要求越來越高，以及重要設(shè)備自動化水平的不斷提高，設(shè)備對電網(wǎng)供電可靠性依賴度越來越高。為了確保重要監(jiān)控系統(tǒng)、應急照明、消防、計算機等重要設(shè)備的不間斷供電，一般都配置了專用的UPS（Uninterruptible power system，不間斷電源）或EPS（Emergency powers upply，應急電源）。中斷供電將會在經(jīng)濟上產(chǎn)生重大損失，例如：使生產(chǎn)過程或生產(chǎn)裝備處于不安全狀態(tài)、重大產(chǎn)品報廢、生產(chǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復等。

　　下面詳細介紹UPS和EPS的特點及兩者間的應用區(qū)別。

一、UPS——不間斷電源

　　1.1UPS電源的工作原理及組成

　　UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷（事故停電）時，UPS立即將機內(nèi)電池的能量，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

　　一般來講，UPS由五大部分組成：整流電路、儲能機構(gòu)、逆變電路、旁路開關(guān)電路及測控電路。①整流電路：將交流電變換為直流電，完成對儲能機構(gòu)充電，同時通過逆變器向負載供電。②儲能機構(gòu)：儲能機構(gòu)是UPS的核心部分，當市電正常時，儲能機構(gòu)從電網(wǎng)吸收能量儲存；當市電中斷時，儲能機構(gòu)將電能釋放出來，供逆變器使用。③逆變電路：將整流電路所得的直流電壓或者儲能機構(gòu)的電壓變換成交流電壓。④旁路開關(guān)：是市電旁路供電和逆變器供電的電氣轉(zhuǎn)換器件。⑤測控電路：是UPS的“大腦“，監(jiān)測輸入電壓、電流的水平和控制輸出的電壓和電流精度；設(shè)置和控制整流器、逆變器；控制儲能機構(gòu)的充放電；控制主回路與旁路之間的轉(zhuǎn)換。

　　1.2UPS電源的分類及特點

　　目前常見的UPS有后備式、在線式和在線互動式三種，主要特點如下：

　　a.后備式UPS，具有電路簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點，但是其輸出電壓穩(wěn)定精度差，市電掉電時負載供電有一段時間的中斷。另外受切換電流和動作時間的限制，輸出功率一般較小，一般后備式正弦波輸出UPS容量為2kVA以下，后備式方波輸出UPS容量在1kVA以下。

　　b.在線式UPS，目前絕大多數(shù)大中型UPS都是在線式的。在線式UPS的特點有：①不論市電正常與否，負載都由逆變器供電，所以當市電發(fā)生故障的瞬間，UPS的輸出電壓不會產(chǎn)生任何間斷；②由于UPS逆變器采用高頻SPWM調(diào)制和輸出波形的反饋控制，可以向負載提供電壓穩(wěn)定度高、波形畸變小、頻率穩(wěn)定以及動態(tài)響應速度快的高質(zhì)量的電能；③全部負載功率都由逆變器提供，輸出能力受限制；④整流器和逆變器都承擔全部負載功率，整機效率比較低。

　　c.在線互動式UPS，在線互動式UPS與在線式UPS相比，省去了整流器和充電器，而由一個身兼二職的逆變器/充電器模塊配以蓄電池組構(gòu)成，具有效率高（可達98%以上）、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高的優(yōu)點，但是它大部分時間由市電直接給負載供電，輸出電壓質(zhì)量差，市電掉電時交流旁路開關(guān)存在斷開時間，導致UPS輸出存在一定時間的電能中斷。

二、EPS——應急電源

　　2.1EPS電源的工作原理及組成

　　EPS（Emergency Power Supply），即應急電源，是采用單體逆變技術(shù)，集充電器、蓄電池、逆變器及控制器于一體。①當市電正常時，由市電經(jīng)過互投裝置給重要負載供電，同時進行市電檢測及蓄電池充電管理，然后再由電池組向逆變器提供直流能源。在這里，充電器是一個僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量（Ah）的充電電流的小功率直流電源，它并不具備直接向逆變器提供直流電源的能力。此時，市電經(jīng)由EPS的交流旁路和轉(zhuǎn)換開關(guān)所組成的供電系統(tǒng)向用戶的各種應急負載供電。與此同時，在EPS的邏輯控制板的調(diào)控下，逆變器停止工作處于自動關(guān)機狀態(tài)。在此條件下，用戶負載實際使用的電源是來自電網(wǎng)的市電，因此，EPS應急電源也是通常說的一直工作在睡眠狀態(tài)，可以有效的達到節(jié)能的效果.②當市電供電中斷或市電電壓超限（±15%或±20%額定輸入電壓）時，互投裝置將立即投切至逆變器供電，此時在電池組所提供的直流能源的支持下，用戶負載所使用的電源是通過EPS的逆變器轉(zhuǎn)換的交流電源，而不是來自市電。③當市電電源恢復正常工作時，EPS的控制中心發(fā)出信號對逆變器執(zhí)行自動關(guān)機操作，同時還通過它的轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行從逆變器供電向交流旁路供電的切換操作。此后，EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電的同時，還通過充電器向電池組充電。

　　EPS電源系統(tǒng)主要包括整流器、充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置等部分。其中逆變器是核心。整流器的作用是將交流電變成直流電，充電器對蓄電池及逆變器模塊供電。逆變器的作用則是將直流電變成交流電，給負載穩(wěn)定持續(xù)地供電，互投裝置保證負載在市電及逆變器輸出間的順利切換。系統(tǒng)控制器對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，可發(fā)出告警信號，同時可以通過串行口與計算機或Modem連接，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)的微機監(jiān)控和遠程監(jiān)控。

　　2.2EPS應急電源的分類

　　根據(jù)所帶負載種類大致可分為以下三種：

　　a.應急照明和事故照明類的照明型EPS，一般以單相為主，主要為應急照明場合（如商場、娛樂場所、辦公場所、交易場所等）提供集中供電。

　　b.應急照明及混合型負載類的照明/動力混合型EPS，一般適用于負載性質(zhì)比較復雜的場合，比如既有照明型負載，又有動力型負載，所以一般以三相居多，適用場合為賓館、高層建筑、醫(yī)院、大型商場等）

　　c.電機專用的變頻起動類的動力型EPS，廣泛應用于大功率電動機負載，如電梯、消防水泵、大型風機等?？杀苊庖螂姍C起動過程中的大電流沖擊而損壞設(shè)備。與其他EPS不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當輸入的三相市電正常時，經(jīng)整流后給逆變器提供直流電，同時經(jīng)充電器對電池組充電；當三相輸入斷電或異常時，自動轉(zhuǎn)由電池組給變頻器提供直流電。當需要點擊負載工作時，送給變頻器起動信號（運行信號、遠程控制信號等），變頻器會立即輸出。從0~50Hz變頻供給電動機進行變頻起動，當其頻率到達50Hz后保持正常運行。

三、EPS電源與UPS電源的區(qū)別

　?。?）我國EPS的發(fā)展是起源于電網(wǎng)突發(fā)故障時，為確保電力保障和消防聯(lián)動的需要，它能即時提供逃生照明和消防應急，保護用戶生命或身體免受傷害，其產(chǎn)品技術(shù)要求受公安部消防認證監(jiān)督，并接受現(xiàn)場消防驗收。而UPS只是用來保護用戶設(shè)備或業(yè)務免受經(jīng)濟損失，其產(chǎn)品技術(shù)要求受信息產(chǎn)業(yè)部認證。兩者適用的安全規(guī)范明顯不同，因而具有不同的價值觀。

　?。?）EPS和UPS均能提供兩路選擇輸出供電，UPS為保證供電優(yōu)質(zhì)，是選擇逆變優(yōu)先；而EPS是為保證節(jié)能，是選擇市電優(yōu)先。當然兩者在整流/充電器和逆變器的設(shè)計指標上是有差異的。

　　（3）UPS由于是在線式使用，出現(xiàn)故障可以及時報警，并有市電作后備保障，使用者能及時掌握故障并排除故障，不會對事故造成更大的損失。而EPS是離線式使用，是最后一道供電保障，因而其可靠性設(shè)計要求更高，不能簡單理解為后備式UPS，否則就把EPS的重要性一筆勾銷了。如果EPS在市電故障時，不能通過蓄電池應急供電，則EPS如同虛設(shè)，造成的后果將不堪設(shè)想。

　?。?）UPS供電對象是計算機及網(wǎng)絡設(shè)備，負載性質(zhì)（輸入功率因數(shù)）差別不大，所以國標規(guī)定UPS輸出功因為0.8。而EPS供電對象則是電力保障及消防安全，負載性質(zhì)為感性、容性及整流式非線性負載兼而有之，其輸出功率因數(shù)就不能設(shè)定為0.8（EPS國標將規(guī)定其數(shù)值），而且有些負載是停市電后才投入工作的，因而要求EPS能提供很大的沖擊電流，EPS需要輸出動態(tài)特性要好，抗過載能力更強。因此EPS與UPS各組成部分的技術(shù)設(shè)計指標分配是不同的。

四、EPS消防應急電源與UPS電源的比較

　?。?）指標

　　EPS:消防應急電源

　　UPS:不間斷電源

　?。?）運行方式

　　EPS:采用離線運行方式，高效節(jié)能、噪音低

　　UPS:采用在線運行方式，效率70％，噪音高

　　（3）節(jié)電

　　EPS:在電網(wǎng)正常時處于睡眠狀態(tài),耗電不足0.1%,無電網(wǎng)供電時,其效率92%以上

　　UPS:在電網(wǎng)供電正常時也工作,其效率僅85%-90%,約有10-15%的電能被消耗

　?。?）壽命

　　EPS:只有在電網(wǎng)無電時才進行逆變工作,主機使用壽命相對長,一般15-20年.

　　UPS:是只要開機就連續(xù)不間斷工作,因此壽命相對較短,一般5-8年

　?。?）負載適應性

　　EPS:尤其適應電機等電感性負載和各種混合用電負載

　　UPS:只適應電容性和電阻性負載(計算機負載)

　?。?）系統(tǒng)組成

　　EPS簡單，故障率低

　　UPS復雜，故障率高

部分摘選：UPS電源和EPS電源的區(qū)別 作者：余學琴

《電力設(shè)備》2018年第13期  

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