經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展，電力已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)最重要的能源基礎(chǔ)。隨著工業(yè)文明的不斷進步，現(xiàn)代工業(yè)對電力質(zhì)量的要求越來越高，為了保障工業(yè)過程以及日常工作的連續(xù)性，UPS應(yīng)運而生，成功的解決了電力中斷以及電力質(zhì)量差的問題，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、通信、醫(yī)療、計算機、交通、銀行、證券等。
科技部近期設(shè)立了2億元的電力電子項目專項資金，國家發(fā)改委專門在近期發(fā)文啟動專項課題，用于推進電力電子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括應(yīng)用裝置的產(chǎn)業(yè)化，重點圍繞節(jié)能、交通、電力、冶金等領(lǐng)域需求，支持應(yīng)用具有自主知識產(chǎn)權(quán)芯片和技術(shù)的電力電子裝置，節(jié)能型不間斷電源和新型的電力優(yōu)化裝置顯然就是典型的支持對象。所有能源的應(yīng)用70%以上需要經(jīng)過電力電子變換裝置，然后再給負載。電力電子電源是節(jié)能減排的有力手段，同時也是保證信息安全、工業(yè)自動化的基石，例如，變頻器的應(yīng)用將使得電機性負載大幅度節(jié)能，不間斷電源UPS的應(yīng)用將有效保證信息設(shè)備的可靠運行、工業(yè)化制造水平的提升，開關(guān)整流器是所有網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)能源心臟。信息和工業(yè)自動化水平的發(fā)展，與電力電子電源技術(shù)的發(fā)展緊密相關(guān)。
UPS電源系統(tǒng)及產(chǎn)品分類
UPS電源系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)是指依托先進功率轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、高頻開關(guān)變換技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、冗余并機技術(shù)、智能充放電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和新工藝技術(shù)等的一門綜合技術(shù)。
UPS電源已從上世紀60年代的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機發(fā)展至今天的具有智能化程度的靜止式全電子化電路，并且還在繼續(xù)發(fā)展。目前，UPS電源一般均指靜止式UPS電源，按其工作方式分類可分為后備式、在線互動式及在線式三大類，按照UPS電源功率的大小和應(yīng)用領(lǐng)域有以下的分類方式：
1、按照UPS功率大小分類，UPS電源系統(tǒng)按其應(yīng)用的功率可分為：大、中、小三個分區(qū)類別。小功率UPS電源系統(tǒng)定義為：功率小于3kVA的UPS電源產(chǎn)品；中等功率UPS電源系統(tǒng)定義為：大于等于3kVA同時小于10kVA的UPS電源產(chǎn)品；大功率UPS電源系統(tǒng)定義為：大于或等于10kVA的UPS電源產(chǎn)品。
2、按照UPS應(yīng)用領(lǐng)域分類，UPS電源系統(tǒng)按其應(yīng)用領(lǐng)域可分為：信息設(shè)備用UPS電源系統(tǒng)設(shè)備和工業(yè)動力用UPS電源系統(tǒng)設(shè)備二個大類別。第一類信息設(shè)備用UPS電源系統(tǒng)設(shè)備主要應(yīng)用于：信息產(chǎn)業(yè)、IT行業(yè)、交通、金融行業(yè)、航空航天工業(yè)等計算機信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心等的安全保護問題。第二類工業(yè)動力用UPS電源系統(tǒng)設(shè)備主要應(yīng)用于：工業(yè)動力設(shè)備行業(yè)電力、鋼鐵、有色金屬、煤炭、石油化工、建筑、醫(yī)藥、汽車、食品、軍事等領(lǐng)域，作為所有電力自動化工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備、遠方執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)備、高壓斷路器的分合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等的交、直流不間斷電源設(shè)備，保證工業(yè)自動化動力供給的可靠性?！?nbsp;
UPS電源發(fā)展趨勢
市場需求促進了UPS性能的不斷提高，科技的進步則推動了UPS技術(shù)了不斷的向前發(fā)展，使UPS向高頻化、冗余并聯(lián)化、 數(shù)字化、可靠化、智能化、綠色化、經(jīng)濟化發(fā)展。
市場需求方面：
(1)大容量級別的UPS將達到9000臺/每年的需要，并以10％以上速度不斷增長，小機市場“火爆”，市場潛力巨大。
(2)產(chǎn)品性能/價格比是贏得市場占有率的永恒主題。
(3)企業(yè)要走出跨國經(jīng)營，不僅要創(chuàng)出國際品牌，還要使品牌在跨國經(jīng)營中“本土化”。要想在市場上長久發(fā)展，除提高性價比外，本土品牌的UPS電源廠家必須加大技術(shù)和研發(fā)投入，提升綜合實力，還要提高服務(wù)質(zhì)量，以適應(yīng)市場產(chǎn)品深層次競爭的兼并整合狀態(tài)。
技術(shù)方面：
(1)高頻化：第一代UPS的功率開關(guān)為可控硅，第二代為大功率晶體管或場效應(yīng)管，第三代為IGBT(絕緣柵雙極晶體管)。
大功率晶體管或場效應(yīng)管開關(guān)速度比可控硅要高一個數(shù)量級，而IGBT功率器件電流容量和速率又比大功率晶體管或場效應(yīng)管大得多和快的多，使功率變換電路的工作頻率高達50kHz。
應(yīng)用新工藝器件，并采用柔性切換技術(shù)，來解決由于切換損耗導致的高頻限制，實現(xiàn)UPS電源高頻化。變換電路頻率的提高，使得用于濾波的電感、電容以及噪音、體積等大為減少，使UPS效率、動態(tài)響應(yīng)特性和控制精度等大為提高。
(2)冗余并聯(lián)化：在一臺電子設(shè)備中，我們可以把控制電路集中起來作為一個獨立的可插拔的模塊，也可以把功率變換部分集中在一個結(jié)構(gòu)中做為一個可熱插拔的模塊，同樣，在一個配置有多種(臺)設(shè)備的供電系統(tǒng)中，我們也可以把每種(臺)設(shè)備看做一個模塊，在冗余熱備份配置的情況下，同樣可以做到故障后進行熱插拔修復。當代的技術(shù)先進的UPS都具備直接并機功能，如果把這樣的UPS兩臺冗余并聯(lián)起來，并使兩臺輸出的總?cè)萘看笥诘扔谪撦d容量的二倍，當其中一臺發(fā)生故障時，另一臺可承擔全部負載容量而保持系統(tǒng)繼續(xù)正常運行，已故障的一臺可脫機修復。這無異于把系統(tǒng)的等效平均修復時間降到接近于零，只有兩臺UPS同時發(fā)生故障時，系統(tǒng)才停止運行，而這種幾率是很小的。
(3)數(shù)字化：數(shù)字控制已成為新型UPS控制技術(shù)發(fā)展的主流，數(shù)字控制器具有精度高，抗干擾能力強，易于實現(xiàn)對UPS的 檢測、故障診斷和隔離，易于實現(xiàn)遙控遙測，實現(xiàn)多臺UPS的并聯(lián)和熱插拔，易于實現(xiàn)對蓄電池的監(jiān)控和管理。采用數(shù)字控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、信號處理技術(shù)、電源管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機硬件及軟件技術(shù)來實現(xiàn)的電源實現(xiàn)了人機完美結(jié)合。
(4)可靠化：對于使用者來說，要求UPS具有足夠的輸出能力及可靠性，否則就會影響負載的運行，甚至構(gòu)成新的故障源。采用先進的工藝封裝技術(shù)、高度的集成化技術(shù)、運用高品質(zhì)的元器件和原材料，不斷提高UPS電源的可靠性和可用性，力爭可用性A為0．9999999，也就是說，一年之中允許停機時間≤3s。這些數(shù)據(jù)才是用戶真正需要的結(jié)果。
(5)智能化：微處理器在UPS上的應(yīng)用，過去只在大、中型UPS上采用，但近年來已逐漸向小型、微型UPS方面發(fā)展，其帶來的結(jié)果是UPS的智能化發(fā)展，包括控制、檢測和通信。UPS逐漸由計算機來進行管理，并且計算機及外設(shè)能“自主”應(yīng)付一些可能預見到的問題，能進行自動管理和調(diào)整，如自動關(guān)閉宿主計算機的操作系統(tǒng)并關(guān)閉其電源，定時開關(guān)UPS本身等，并能將有關(guān)信號通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)管理員，便于進行遠程管理。真正的做到計算機集中監(jiān)控代替人力職守，又計算機的智能化實現(xiàn)人們的“傻瓜操作”。
(6)綠色化：各種用電設(shè)備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流嚴重污染電網(wǎng)，隨著各種政策法規(guī)的出臺，對無污染的綠色電源裝置的呼聲越來越高。UPS除加裝高效輸入濾波器外，還應(yīng)在電網(wǎng)輸入端采用功率因數(shù)校正技術(shù)，這樣既可消除本身由于整流濾波電路產(chǎn)生的諧波電流，又可補償輸人功率因數(shù)。整流器使用IGBT技術(shù)，可將輸入功率因數(shù)提高到接近于一，對電網(wǎng)的污染已降到了近似阻性負載的水平。另外，高頻脈寬調(diào)制技術(shù)、多脈沖整流技術(shù)、電磁屏蔽和濾波技術(shù)、廣義的軟開關(guān)技術(shù)、串并聯(lián)補償技術(shù)等技術(shù)也是實現(xiàn)UPS綠色化的有效途徑。
(7)經(jīng)濟化：低成本高性能的高頻機也將在一段時間之后成為市場的主流機型。
UPS電源在工業(yè)動力設(shè)備市場的前景分析
工業(yè)動力UPS電源系統(tǒng)設(shè)備主要應(yīng)用于：工業(yè)動力設(shè)備行業(yè)電力、鋼鐵、有色金屬、煤炭、石油化工、建筑、醫(yī)藥、汽車、食品、軍事等領(lǐng)域，作為所有電力自動化工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備、遠方執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)備、高壓斷路器的分合閘、繼電保護、自動裝置、信號裝置等的交、直流不間斷電源設(shè)備，保證工業(yè)自動化動力供給的可靠性。工業(yè)動力用不間斷電源是不間斷電源產(chǎn)品中的高端產(chǎn)品，涉及大功率(可能達到兆瓦級)能量變換的電力電子技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)、交流電源并聯(lián)冗余技術(shù)、有源諧波抑制技術(shù)、大功率產(chǎn)品制造技術(shù)等。顯然，一般的電源企業(yè)無法進入該領(lǐng)域，只有已經(jīng)擁有大功率電力電子技術(shù)和系列產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)能力，并積累相應(yīng)工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗的企業(yè)，才能做好工業(yè)動力不間斷電源系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、市場服務(wù)。傳統(tǒng)UPS廠家在這些地方采用的UPS電源往往是具備適應(yīng)工業(yè)自然環(huán)境的UPS電源產(chǎn)品，而不是適應(yīng)工業(yè)電氣環(huán)境、感性動力負載特性的真正工業(yè)動力設(shè)備用不間斷電源。
在電信、金融等行業(yè)的采購規(guī)模與以前相比出現(xiàn)了穩(wěn)步增長期間，有專業(yè)機構(gòu)作出的調(diào)查表明，由于這兩個行業(yè)的硬件投資比重會逐漸減少，加上這兩個行業(yè)的UPS電源保有率較高，因此其UPS電源需求不太可能出現(xiàn)大的增長，預計未來的市場份額將逐漸下降。相反，一些以往占市場比重不大的行業(yè)如制造業(yè)、交通業(yè)、能源業(yè)等對UPS電源的需求呈現(xiàn)出快速增長的勢頭，特別是制造業(yè)中，中小企業(yè)的大規(guī)模崛起，更成為帶動UPS電源市場增長的新動力源泉。
工業(yè)動力UPS電源系統(tǒng)設(shè)備市場銷售額隨著工業(yè)自動化成套設(shè)備和設(shè)備更新改造的飛速發(fā)展，隨著重工業(yè)化時期的來臨，中國工業(yè)化、城市化進程加快，全球產(chǎn)業(yè)鏈加速向中國轉(zhuǎn)移。依據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析其數(shù)據(jù)特征，工業(yè)動力UPS電源系統(tǒng)設(shè)備市場潛力巨大。
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