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UPS分类方法

UPS的分类方法很多，按储能方式大致可分为动态UPS和静态UPS，动态UPS和静态UPS又可以细分为后备式、在线互动式、在线双转换式等；从技术上又有工频和高频之分，高频机中又细分为塔式高频机和模块化高频机。

（1）动态UPS分类

动态UPS是通过旋转部件释放动能，其典型代表是飞轮UPS.飞轮UPS在市场上的应用主要有如下几种：

①在线双变换式飞轮UPS

该结构使用飞轮代替了电池进行储能，需要搭配传统UPS，因此应用比较局限。图1给出了在线双变换式飞轮UPS的组成。

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　　②旋转在线式飞轮UPS

图2为旋转在线式飞轮UPS的组成。该解决方案替代传统UPS。

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耦合扼流圈主要功能是实现电能转换、补偿和滤波。核心部件是M/G电动-发电机，市电正常时作为电动机带动飞轮（给飞轮充电），市电异常时飞轮放电，作为发电机，完全是机械式取代电力子变换，没有电力电子变换的精确控制，电网适应性和逆变出的电能质量会变差。

③在线互动式飞轮UPS

该方案替代传统UPS+电池方案。图3为在线互动式飞轮UPS的组成。其工作原理同在线互动式UPS，类似一个有源滤波器，可实现简单的滤波和稳压功能，拓扑简单，效率较高。但是电网适应性和输出性能指标明显偏差。

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　　④三种动态UPS抗电网*能力对比

以上是三种比较典型的动态UPS，表1对这三种动态UPS抗电网*能力做一个简单的对比。

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 APCUPS电源从表1可以看出，在线双变换式飞轮UPS是抗*能力较强的，但是这种飞轮UPS必须搭配传统UPS进行使用，应用比较局限，目前国内应用较多的是在线互动式飞轮UPS.

（2）静态UPS分类

静态UPS以电池为储能工具。从工作原理分类来说，常见的静态UPS主要有后备式、在线互动式、Delta变换式以及在线双变换式四种。

①后备式UPS

后备式UPS只有在供电异常时才启动逆变器，正常供电时，无法对市电电网问题进行调节，供电质量相对较差，但其效率较高。

该架构多用于容量小于3kVA的UPS，结构简单，一般备电时间在10min左右，通常是方波输出，主要应用场景是PC机等。图4为后备式UPS的原理图。

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　　②互动式UPS

互动式UPS相比后备式而言，增加了稳压环节，供电质量好于后备式UPS.其成本低、电路比较简单，但是无法消除输入失真和*.并且切换时有转换时间。该架构应用于功率容量5kVA以下的小容量UPS，通常是方波输出或模拟正弦波输出。多用于对PC或办公设备提供保护。图5为在线互动式UPS的原理图。

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　　③Delta变换式UPS

Delta变换式UPS的核心为Delta变换器和主变换器。图6为Delta变换式UPS的原理图。

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Delta变换器的作用是：控制输入电流，是一个高阻正弦波电流源；控制电流充电；补偿输入电压，保证输出电压稳定不变；控制调整输入功率因数。

主变换器的作用是：控制并稳定输出电压，是一个低内阻正弦波电压源；给电池充电；市电掉电时，向负载供电；市电正常时，补偿负载电流中的无功和谐波成分。

从Delta变换器和主变换器的作用可以看出，Delta变换式UPS对输入调节能力更强，当然，结构也比在线互动式复杂。该架构应用于功率容量20～200kVA的UPS，输出为正弦波。

④在线双变换式UPS

在线双变换式UPS能为负载提供很**的保护，可以滤除电网中几乎所有的*和谐波，缺点是架构复杂，一般成本较高。该架构应用于功率容量为1～1200kVA的UPS；与以上几个架构对比，其可靠性较高。目前80%的UPS均采用该架构，输出为标准正弦波，主要对IT负载或其它行业重要负载提供保护。图7为在线双变换式UPS的原理图。

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UPS的工作状态有多种，分别为主路模式、静态旁路模式、电池模式以及维修旁路模式。在线双变换式UPS从架构还分为工频机和高频机。

（3）静态UPS抗电网*能力对比

表2为上述四种静态UPS架构抗电网*能力的对比。可以看出，在线双变换式UPS是抗电网*能力较强的。

以下为中国电子科技集团*18研究所电池检测中心主任肖成伟的发言实录：

　　肖成伟：很高兴参加本次峰会。简单的介绍一下动力电池的发展阶段和趋势。

　　**，动力电池技术发展现状及趋势。对车用电池的要求内容很多，像能量密度、功率密度、安全性、循环寿命、自放电、搁置寿命、快速充电、温度范围、环境友好等，有些方面是优势，有些方面是劣势，针对不同的需求做产品应用开发。

　　在电动汽车里面，动力电池原来是铅酸电池，目前在丰田系混合动力轿车里面规模使用，在具有启停功能的轿车，在国内外低速电动车中规模使用，锂电池在电动汽车里面主要的还是一个技术趋向和一些产品应用。

　　在国家新能源汽车重点研发专项中，动力电池作为一个方向，大概占到了25%，在六个方面对动力电池研发进行支持。**，新材料新体系；*二，高比能锂电池；*三，高功率**命电池；*四，动力电池系统；*五，高比能二次电池；*六，测试评估。在节能与新能源汽车国家规划里面重点支持电池模块，电池模块创新工程将支持八家企业。在中国制造2025里面，动力电池的能量密度目标是350瓦时/公斤，对应配套的新能源汽车的数量到2020年时预计要100万辆，到2025年时预计300万辆。

　　国家三个五年计划锂离子动力电池技术路线的变化趋势。正极材料还是根据国家研发支持的方向，比如中国**现在已经把电驱动作为研发支持的重点。从材料体系来看，往高比能的材料体系方向发展。钴酸锂是因为安全性，包括钴资源的问题，从锰酸锂到磷酸铁锂到磷酸材料，是按照这样一个方向发展的。安全性方面，目前来说三大电池包括磷酸铁锂、包括混合的、包括三元材料的，单体的和模块的发展都已经通过了新的国家标准。

　　国内外动力电池技术发展现状比较，如图，从对比的情况来看，国内开发的锂离子电池单体的技术水平与国外基本处于同一水平，在产品均匀一致性、系统集成技术、生产线自动化程度方面需要加紧追赶，这个差距目前还在缩小的。从这个角度来说，通过中国**对新能源汽车的支持，对推动国内锂电池的技术研发和产业化技术的研发，包括系统集成技术的研发，都有比较大的促进。

　　从动力电池发展趋势来看，正极材料有层状结构、尖晶石结构和橄榄石型结构，其中高密度的三元材料现在是研发产业化的热点。而负极材料方面有碳材料、金属氧化物材料、合金材料，其中在合金类的材料里面的硅碳负极材料是研发的热点。如图，从配对可以看出来，较左边这栏实现了大规模的产业化，中间这个材料体系，现在是研发和产业化的热点，尤其是以高镍的三元材料、硅碳负极材料是研发的热点，后面下一代一些动力电池研发的体系，现在是作为基础研究的热点。

　　到2020年可以看到，中短期可以实现的材料体系配对的情况，如图，这一栏都已经实现了产业化。蓝色这栏，是目前研发和产业化的热点，包括去年发布的电动汽车研发专项中电池有关内容，各个企业材料体系的内容基本上是以这个为主。目前来看，18650材料体系是经济性较好的材料。个人认为，18650真正应用的领域还是在小型车和微型车，即系统集成在30千瓦时以内的电池体系。个人认为，采用18650是比较好的技术选择，整个电池系统的能量提升之后，对小容量电池大规模串并联的连接和热管理的技术难度还是非常高的。当然对18650体系也在做提升，像20/21系列，在此基础上提高能量来减少串并联数量，以此扩大应用。