UPS不間斷電源技術(shù)講解
時間：2025-04-13 21:43:02 1. 有市電時，市電給電池充電，負(fù)載由市電供電；掉電后，電池儲存的能量通過逆變器給負(fù)載供電。
當(dāng)市電輸入正常時，UPS不間斷電源不做任何處理而直接將市電交給用戶的設(shè)備使用，同時充電器（充電電路）給蓄電池充電。當(dāng)市電斷電后，后備式UPS電源會切換到電池逆變狀態(tài)，由蓄電池提供后備能源對負(fù)載繼續(xù)供電。由于逆變器為后備工作方式，后備式 UPS電源 對市電沒有凈化功能，且輸出電壓穩(wěn)壓特性差，多為準(zhǔn)方波輸出。而且后備式UPS電源在由市電轉(zhuǎn)為電池逆變工作時會有一段轉(zhuǎn)換時間，一般約為幾毫秒，對一些不允許有切換時間的場合不能適用。優(yōu)點(diǎn)是價格便宜、 結(jié)構(gòu)簡單。其容量范圍一般為小容量, 多為1kVA以下。由于只能處理斷電問題，僅適合比較簡單、不很重要的環(huán)境使用, 如辦公或家用PC、不重要的網(wǎng)上終端等。
2. 在線互動式：在線互動式UPS電源，一般在交流通路中配置了采用變壓器抽頭調(diào)壓的交流穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路。充電器與逆變器合為一體, 沒有整流環(huán)節(jié), 輸出電壓分段調(diào)整, 工作在后備方式。 當(dāng)輸入變壓器抽頭跳變時, 功率單元作為逆變器工作一段時間, 彌補(bǔ)繼電器跳變過程中的輸出供電的間斷。 在輸入市電正常時，由抽頭調(diào)壓的交流穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電路提供輸出電壓。
UPS的逆變器處于反向工作狀態(tài)給電池組充電，在市電異常時逆變器投入逆變工作，將電池組電壓轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動式UPS電源對電網(wǎng)的凈化能力差, 掉電轉(zhuǎn)切電池有間斷時間。當(dāng)前的在線互動式產(chǎn)品在輸入端會接簡單的EMI濾波器，對電磁干擾有一定的抑制作用。因帶有輸出穩(wěn)壓裝置，可以解決市電浪涌、電壓波動等問題，對市電電網(wǎng)出現(xiàn)的頻率不穩(wěn)、波形畸變和高壓尖峰等問題無能為力。優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行效率較高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低，能夠適應(yīng)大多數(shù)對斷電要求不是很嚴(yán)格的場合，但不適合大型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心和其他關(guān)鍵用電領(lǐng)域。目前市場產(chǎn)品多在5kVA以下。
現(xiàn)在市場上還有一種三端口UPS技術(shù)，基本結(jié)構(gòu)與在線互動式相似，逆變器承擔(dān)輸出穩(wěn)壓、充電、逆變的功能。
三端口技術(shù)的缺點(diǎn)和在線互動式相似，如凈化市電能力差、存在切換時間、不能徹底解決電源質(zhì)量問題、帶柴油機(jī)工作穩(wěn)定性較差、市電輸入范圍較窄等。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、抗沖擊浪涌能力強(qiáng)、額定電壓時效率較高、價格相對低廉。
3. 在線式UPS：在線式UPS電源的結(jié)構(gòu)與后備式UPS有較大的差異，將后備式UPS電源的斷電切換改為持續(xù)供電，對于在線式UPS來說，當(dāng)市電供電正常時，它首先將市電交流電源變成直流電源，然后逆變器將直流電源進(jìn)行斬波，再經(jīng)逆變器的輸出濾波器重新變成我們所需要的交流電來向負(fù)載供電。原存于市電電網(wǎng)上電壓幅度不穩(wěn)、頻率漂移、波形畸變及噪音干擾等電源問題都得到了解決。當(dāng)市電中斷時，蓄電池提供后備能源繼續(xù)供電。由于在線式技術(shù)不存在市電供電到逆變器供電的轉(zhuǎn)換操作，所以它的轉(zhuǎn)換時間為零。因此，只要不發(fā)生UPS電源因蓄電池被長時間放電而出現(xiàn)電池電壓過低自動關(guān)機(jī)的狀況，UPS電源就可以一直向負(fù)載提供高質(zhì)量的無任何時間中斷的電源，它和市電是否中斷毫無關(guān)系。顯然，這種高質(zhì)量的交流電源是十分有利于維持用戶設(shè)備的正常工作。
由于在線式UPS電源對市電有很好的凈化作用，可以向用戶提供穩(wěn)壓精度高、頻率穩(wěn)定、波形失真度小和無干擾的瞬態(tài)響應(yīng)特性好的高質(zhì)量交流電，所以它能對用戶的設(shè)備提供全面而徹底的保護(hù)，適合于大型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心和其他關(guān)鍵用電領(lǐng)域，如服務(wù)器、重要的儀器設(shè)備、控制系統(tǒng)等。缺點(diǎn)是價格比較貴、效率相對較低。對于中小型在線式UPS來說，它有標(biāo)機(jī)和延長機(jī)之分，標(biāo)機(jī)是指UPS電源機(jī)身里裝有電池，在負(fù)載滿載時能延長大約7~10分鐘，而延長機(jī)是指電池跟主機(jī)分離，根據(jù)用戶要求延長時間的長短來配備電池的機(jī)型。大型機(jī)有三相輸入單相輸出、三相輸入三相輸出之分，市場上容量一般從10kVA~800kVA，各廠商生產(chǎn)的機(jī)型和容量都有自己特點(diǎn)和優(yōu)勢。電池在在線式UPS中占有很重要的地位，無論是什么樣類型的UPS都離不開電池。用戶在選擇標(biāo)準(zhǔn)機(jī)時一定要確定其UPS中的電池是否“原裝”，因?yàn)橛行︰PS不間斷電源經(jīng)銷商為了競爭而降低UPS電源的價格，當(dāng)然眼睛會盯著UPS電源中的電池。對于大中型UPS來說，電池在UPS的售價中占相當(dāng)份額，有些可能會超過UPS電源本身價格，這時用戶一定要注意電池的充放電特性和使用壽命等指標(biāo)。
4.
雙變換在線式UPS（新的電路結(jié)構(gòu)）: UPS技術(shù)以日新月異的速度發(fā)展著，新的電路結(jié)構(gòu)往往會帶來意想不到的效果，國電粵能UPS電源把電壓補(bǔ)償技術(shù)成功地用到了雙變換在線式UPS電源中。他們用兩個高頻雙向變換器以串并聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞綄鹘y(tǒng)雙變換在線式UPS進(jìn)行改造，既保留了其全部在線功能和輸出電壓高質(zhì)量，又使得它的很多關(guān)鍵性能指標(biāo)得到改善。它不僅消除了對電網(wǎng)的污染，更重要的是它的輸出能力高、可靠性強(qiáng)，是一個極有開發(fā)前景的技術(shù)方案。
5. 多機(jī)并聯(lián)冗余技術(shù): 現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對電網(wǎng)的要求越來越高，UPS不僅僅充當(dāng)一個簡單的電源的角色，而是整個系統(tǒng)不可缺少的一部分。
UPS必須具備智能化特點(diǎn)，是一個以UPS為中心，市電、備用電源、用戶設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共同構(gòu)造的系統(tǒng)。通常對 UPS 有以下的幾點(diǎn)考慮：
1 ）市電掉電后，啟動備用電源（如柴油機(jī)）供電。由于柴油機(jī)啟動或市電切換到備用市電供電都需一定的時間，需UPS來補(bǔ)充這段時間的供電。
２）出于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)安全性的考慮，希望UPS的電源能夠在關(guān)機(jī)前或電池快用完之前，通知網(wǎng)上的設(shè)備安全關(guān)機(jī)。
３）出于對UPS狀況監(jiān)控的要求，希望能在后臺或遠(yuǎn)程監(jiān)控UPS的狀況。當(dāng)UPS故障時，及時通知有關(guān)人員，及時維護(hù)UPS電源，保證供電的不中斷。
多機(jī)并聯(lián)冗余技術(shù)大大提高了UPS系統(tǒng)的容量和可靠性。采用并聯(lián)技術(shù)，使多機(jī)并聯(lián)的總?cè)萘看笥谪?fù)載容量，使得當(dāng)一臺或幾臺UPS電源發(fā)生故障時，其余UPS可繼續(xù)向負(fù)載供電，這是一種提高系統(tǒng)可用性的絕對有效的措施。
現(xiàn)以兩臺冗余并機(jī)為例。如果每臺UPS不間斷電源在一年中的可靠度為Ｐ１，假定MTBF=20萬小時，則在冗余情況下，實(shí)際負(fù)載小于一臺UPS電源的容量系統(tǒng)可靠度與單機(jī)相比，其不可靠度由0.043降到0.002。UPS的并聯(lián)運(yùn)行是一項(xiàng)難度較大的技術(shù)，它要求各臺的輸出電壓同頻、同相、均流、同幅值。
