UPS电源和EPS电源的区别

UPS电源和EPS电源的区别

杜虎

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司  河南 郑州 450052

  摘要：EPS与UPS都是前端装置加电池的架构，但是两者在结构上存在着根本的区别，在使用方式、配置容量、输出电源性质等方面也存在着较大的差异。所以在不同的场合选择不同的应急电源十分重要，不仅是技术可靠，也是节省造价，提高经济性的重要措施。本文从常见的EPS与UPS开始分析，后又对EPS与柴油发电机运行经济可靠性进行分析，为应急电源的分析发表自己浅显的意见。

关键词：EPS；UPS；应急电源系统；高频UPS；工频UPS；柴油发电机

前言

应急电源系统，顾名思义，就是在当正常供电电源（市电）发生故障时能够起到应急作用，能够保障电力持续供应的系统。随着社会的发展及建筑设计、施工水平的提高，城市建筑横、纵向规模逐渐扩大，建筑智能化在项目建设中的重要性也日益凸显。因此，采用何种应急电源系统才能为建筑的供电可靠性提供最高效的设备保障，越发成为当今数字化建筑时代下电气设计领域的研究重点。

EPS应急电源系统是Emergency Power Supply的缩写，即应急电力供应系统；UPS是Uninterruptible Power Supply的缩写，即不间断电力供电系统。EPS、UPS均作为应急电源系统的重要组成部分，在维持建筑物的正常运转、突发事件下设备的正常运行中发挥了举足轻重的作用。但两者在功能、分类、特性及适应场合等方面存在这较大的差异。为使建设单位对应急电源供电系统的选择更为明确，系统设计更为经济高效，现对两种系统构成形式、使用场合、功率选择进行对比分析，以期设计更加完美。

1.EPS构成

EPS应急电源系统主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置和系统控制器等部分能在不同场合为各种用电设备供电：1）当市电正常时，由市电经过互投装置给重要负载供电，同时提供相当于10%蓄电池组容量（Ah）的充电电流的小功率直流电源为蓄电池充电。此时逆变器停止工作处于自动关机状态；2）当市电供电中断或市电电压超限（±15%或±20%额定输入电压）时，互投装置将立即投切至逆变器由蓄电池供电，此时EPS作为用电设备的供电电源。（3）如果市电恢复，互投装置将切换到市电的这一端，由市电直接给负载供电；同时充电器给电池充电。

2.UPS构成

UPS应急电源供电系统与EPS构成基本相似，均含有整流器、逆变器、蓄电池等部分。但是UPS（以工频在线式UPS为例）还包含低通滤波器、静态开关等部分。由于UPS与EPS包含的设备不同，它们在对电源的处理及切换操作上也存在着差异。在市电正常时，UPS通过低通滤波及整流将交流市电整流成直流电，并将市电中携带的各种杂波过滤干净；整流后的直流电，供给蓄电池和逆变器，经过逆变器作SPWM正弦波脉宽调制，形成纯净、稳定的正弦波交流电。当市电异常时（电压波动±20%、突然断电），蓄电池会自动给逆变器供电，UPS输出不会中断，电压基本不变化。如果UPS超载、温度过高、保护等动作，UPS 将自动切换到旁路状态供电。UPS分为高频UPS与工频UPS，使用场合及特点有所不同。

3.构成对比

通过EPS及UPS的简要构成分析可得出，UPS致力于为负载提供洁净的工作电源，对供电持续性要求特别高，在发生UPS故障时才通过静态开关切换至市电为负载供电；EPS是作为一种电源储备方式，市电供电为其主供电回路，蓄电池作为主电源之外的第二电源。EPS电源逆变器冗余量大，进线柜和出线柜都在EPS主机内部，电机负荷有变频启动，机壳和导线有阻燃措施，有多路互投功能，可与消防联动。UPS电源的逆变器冗余相对来说较小，无阻燃互投功能。

4.发展思路

UPS在国内外已经有二十多年的历史，其主要是为对供电持续性要求较高的场所供电，比如计算机中心、金融数据中心等。EPS的发展是在电网出线突发性故障时，为确保电力供应和消防联动的需要，能够提供逃生照明和消防应急用电源，保障人员疏散及消防设备在应急状态下能够安全有效的运行，其产品技术要求受公安部消防认证监督，并接受安装现场消防验收。而UPS 是作为保护用户设备或业务免受经济损失，其产品技术要求受信息产业部认证。两者适用的安全规范明显不同，因而具有不同的价值观。EPS需符合消防安全的设计要求，如阻燃设计、节地空间设计、多输出配电一体化机柜设计、联动控制设计、强制起动设计等。而UPS的设计针对的是IT信息业，强调改善市电的品质及自身不间断供电的稳定性。两者在发展的初衷及发展方向上存在着质的不同。
5.使用场合

EPS电源主要是为建筑物内一级负荷及一级负荷中特别重要的负荷供电，其中包括消防照明、消防风机、消防水泵、消防电梯等消防类负载，此类负荷大部分为感性负载，在启动时会有较大的启动电流。EPS很好的做到了这一点，EPS电源控制芯片及波型发生器等核心部件使用电机拖动型专用器件，整机抗冲击性能、耐受恶劣电网及复杂负载能力最强。而UPS电源控制芯片及波型发生器等核心部件使用非电机拖动的常规电力电子型专用器件，设计极度强调逆变输出电压与频率的稳定度、输出波型的纯正、改善净化市电干扰等供电品质，UPS整机的抗冲出性能、耐受恶劣电网及复杂负载能力相对一般，负荷最大冲击电流不应大于不间断电源设备的额定电流的150%。EPS主要用于消防类负荷及一些对供电质量要求不太高但需保证连续供电的用电设备，强调能持续供电这一功能。当EPS用于消防负荷时，相关产品须由消防部门认可，经过消防认证的EPS电源一般称为FEPS电源。UPS一般用于计算机及数字信息系统等场合。要求供电质量较高的负载，主要强调逆变切换时间、输出电压、频率稳定性、输出波形的纯正、无各种干扰等。

6.供电性质

EPS和UPS均能提供两路选择输出供电，UPS为保证供电优质，不论市电是否正常，均由逆变器供电，只有在逆变器故障时才由静态开关切换到旁路供电。UPS的切换时间较短，后备式UPS切换时间一般在10ms之内，在线互动式切换时小于4ms，在线式UPS切换时间基本为零，尤其适合计算机、通讯、医疗及精密电子仪器等不能终端供电的场所；而EPS是为保证供电的可靠性，面向的一般是大功率设备，市电正常工作时直接输出至负载，逆变器待机，电池浮冲，转换时间一般在0.1S~0.25S，能够满足消防用电设备自备发电设备自启动方式30s启动要求。

7.防火要求

UPS为在线式使用，当出现故障时可根据需要发出报警信号，紧急时切换市电作后备保障，不会对事故造成更大的损失，不适合用于消防用负载上。EPS作为离线式使用，是消防用电设备供电的最后终保障，其可靠性设计要求更高，在内部设计时就考虑了线路及模块的阻燃功能。EPS具备消防联动功能，在消防状态下可接收远程联动控制信号，由消防联动控制主机进行控制。

8.整流逆变

由于UPS需要持续不断的为负载提供过滤后的洁净电源，故其整流器和逆变器长期处于工作状态，会产生约10%~20%整机功率的能源损耗及55db的噪声。机房环境设计时需考虑UPS机组的通风散热、降噪问题。而EPS平时通过市电为负载供电，逆变器处于待机状态，仅在运行时会产生能源损耗及噪声。相较于UPS，EPS更为节能，在供电持续性要求低的场所可由EPS代替UPS实现节能效果。

通过以上总结，消防用应急电源应选择EPS，计算机类负载应选择UPS应急电源；感性负载、纯阻性负载应选择EPS作为后备电源，计算机类容性设备应选择UPS作为后备电源。EPS比UPS抗冲击能力强，更具节能效果。