1引言

　　產品長期運行的可靠性，所有用戶都是非常關心的。眾所周知，可靠性是衡量產品質量的重要指標。尤其是UPS這類特殊產品，作為電腦系統(tǒng)的“保鏢”、“心臟”，其可靠性更顯得重要，也是一些特殊用戶極為關注的。

　　產品可靠性的內容包括固有可靠性及使用可靠性兩個方面。固有可靠性是指產品從設計到制造整個過程所確定的內在可靠性，它是產品的固有屬性；使用可靠性是指產品在實際使用過程中的人為因素及環(huán)境因素（包括安裝技巧、維護技術、環(huán)境狀況、操作人員素質等）對產品的壽命及功能發(fā)揮產生的重大影響。

　　產品可靠性的數(shù)量指標有：可靠性、失效率、平均壽命、有效壽命、維修度、有效度、重要度等。對于UPS這類可修復的產品，我們常用平均無故障時間MTBF（MeanTimeBetweenFailures）和平均維修時間MTTR來表示。MTBF越大越好，不同品牌UPS有不同的MTBF，現(xiàn)有單機的MTBF從10萬小時到330萬小時，因此UPS的可靠性指標是有很大差別的。還有一點需特別指出：是逆變器輸出的MTBF還是加有旁路系統(tǒng)（BYPASS）的MTBF？這是有很大區(qū)別的。據(jù)有關資料介紹，兩者相差約15倍。例如，加有旁路系統(tǒng)UPS的MTBF為20萬小時，那么僅逆變器輸出的MTBF約1.4萬小時，因此用戶應了解MTBF的含義，避免誤導。另一方面，MTTR數(shù)值越小越好。對于單機運行的UPS來說，當逆變器出現(xiàn)故障時，會轉換至市電旁路供電，雖然是不間斷供電，但此時負載是由市電供電，其市電質量如何卻無法保證，因此需要迅速修復逆變器，保證負載由逆變器供電，但修復時間是由售后服務響應時間和現(xiàn)場維修時間決定的。售后服務響應時間，對不同的代理商可以有很大的區(qū)別；現(xiàn)場維修時間一般為1至幾小時之間。如果缺乏維修備件或技術不熟練，MTTR將會延長。

　　分析UPS的可靠性，必須從產品的設計、研制、生產及使用等過程中去討論。

2UPS關鍵功率器件IGBT/IPM

　　UPS基本原理是AC/DC及DC/AC兩個變換，其變換的核心功率器件，M－UPS（注M—外國某公司代號）從60年代的可控硅（SCR）、70年代的達林頓晶體管（GTR）、80年代的場效應管（MOSFET）到90年代的智能化的絕緣柵雙極型三極管（NEWIGBT，IPM），其實M－UPS的發(fā)展歷史，就是功率器件發(fā)展的歷史，功率器件的優(yōu)劣，直接決定UPS質量的高低。

　　目前M－UPS是采用第三代IGBTA級IPM，它是世界第一品牌的功率器件。該器件模塊內置驅動電路及短路、過流、過溫、控制電源失效等保護，具有高功率、高速開關、低驅動功率、低運行功耗等優(yōu)點；同時由于是M公司自己獨立開發(fā)生產，對其器件的物理參數(shù)及其性能特點掌握非常清楚，因而在電路設計上能更好匹配，發(fā)揮其更大的功效，并帶來較高的可靠性。

3電路設計的全數(shù)字化和集成化

　?。?）M－UPS不僅DC/AC采用數(shù)字化，而且AC/DC也采用高頻PWM數(shù)字化技術，因而M－UPS從AC→DC→AC全過程皆為數(shù)字化，變換、控制、反饋、測量、顯示、通訊等均采用新穎的數(shù)字技術。

　?。?）M－UPS采用數(shù)字信號處理器DSP（DigitalSignalProcessor）控制技術。由于32位數(shù)字器件的出現(xiàn)以及達到10ns的運算速度，因而獲得了極其精確和快速的控制能力。

　　（3）M－UPSAC→DC及DC→AC分別單獨采用DSP控制，而且輸入部分與輸出部分的系統(tǒng)控制也由DSP控制，它們組成一個非常完善的負反饋系統(tǒng)，不管輸入端市電如何變化及輸出端負載如何變化，都能使UPS保持穩(wěn)定可靠工作。

　?。?）M－UPS采用大規(guī)模的半導體專用集成電路（ASIC,ApplicationSpecifiedIG,DSP）所構成的直接數(shù)字控制DDC（DirectDigitalControl），有別于其他品牌UPS所采用的較落后的微機控制技術，因而使M－UPS控制更準確、更精密、更可靠。

　?。?）M－UPS采用電壓反饋、電流前饋、電流局部循環(huán)等專利技術及采用DSP控制方式，使其UPS在100％非線性負載滿負荷時，輸出電壓波形的失真度仍非常小，明顯優(yōu)于其他品牌只采用電壓反饋的UPS。

　　（6）全數(shù)字化的設計，使M－UPS具有非常良好

附表M－UPS檢測結果

的自我診斷功能，能迅速排除故障的征兆，從而提高可靠性。

　　（7）大幅度減少零件數(shù)量，從而大大降低了故障發(fā)生率，提高了UPS的可靠性。

　　M－UPS也曾用過“六脈沖整流”，“十二脈沖整流”的傳統(tǒng)電路，當研制出新型功率器件（NEWIGBT＆PIM）后便迅速把AC→DC的變換從模擬方式變?yōu)閿?shù)字方式，從而使M－UPS擺脫傳統(tǒng)的、落后的技術，而一躍成為世界著名品牌的UPS。

　　M－UPS制造商的概念是采用最現(xiàn)代技術，使其UPS獲得高性能和高可靠性。全面質量管理（TQC循環(huán)）就是UPS產品在開發(fā)設計、生產制造、售后服務三個環(huán)節(jié)上不斷循環(huán)，以求用戶滿意。

4優(yōu)異的技術指標

　　用戶對UPS不外乎要求優(yōu)異的技術指標和高可靠性。M－UPS具有下述優(yōu)異技術指標：

　　（1）高輸入功率因數(shù)。輸入功率因數(shù)實測為0.999。這不僅具有減少電網(wǎng)污染及市電無功損耗的環(huán)保與節(jié)能雙重功能，而且還能以1：1的功率比來配備自備發(fā)電機，而其他品牌UPS則可能需要2～2.5倍發(fā)電機功率的配置，這無形提高了M－UPS與自備發(fā)電機匹配運行的可靠性。

　　另外，由于高輸入功率因數(shù)，不僅可減少UPS配電設備（變壓器、斷路器、電纜、進相電容等）的容量，減少投資，而且更重要的是提高了系統(tǒng)（包括輸入配電）運行的可靠性。

　?。?）寬輸入電壓范圍。輸入電壓允許范圍為＋15％～－30％，在中大功率UPS當中還未見到另一品牌UPS經過權威單位檢測達到此指標，如附表所示。

　　當市電超出輸入電壓范圍時，將起動電池供電，長期如此，將大大降低蓄電池的使用壽命，不但增加UPS運行成本，而且最重要的是當需要電池供電時，電池可能已“過放”造成停電事故，降低了UPS系統(tǒng)

運行的可靠性。