UPS是一種含有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源。主要用于賦予設(shè)備的一部分較高的電源穩(wěn)定性，提供不間斷的供電。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS向負(fù)載提供市電。此時(shí)的UPS是交流電機(jī)，同時(shí)也給機(jī)器內(nèi)的電池充電。當(dāng)市電中斷（意外停機(jī)）時(shí)，UPS立即通過(guò)逆變器開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換繼續(xù)向負(fù)載提供220V交流電，使負(fù)載維持正常運(yùn)行，保護(hù)負(fù)載和硬件。UPS設(shè)備通常提供高電壓或高電壓保護(hù)。

一、UPS工作原理

1.系統(tǒng)組成

以上是圖1和圖2

典型的UPS系統(tǒng)框圖，如圖1所示。其基本結(jié)構(gòu)是整流器和充電器，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，直流電通過(guò)逆變器變換為交流電，提供交流電時(shí)由電池儲(chǔ)存能量。保持正常充電電壓，一旦電源中斷，電池立即為逆變器供電，保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)明了UPS的各種工作狀況（以在線式UPS電源為例）。

(1)當(dāng)在UPS允許的范圍內(nèi)正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線描繪了電能的流向。

以上是圖3和圖4

(2)主電源故障后，主電源故障被切斷，電源將立即向逆變器提供能量，如圖3所示。 

(3)當(dāng)負(fù)載過(guò)大或電源逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，UPS將直接由主電源開(kāi)啟旁路，如圖4所示。

2.連接方法

以上是圖片5 圖6 圖7

(1)單個(gè)UPS電源可以向所有負(fù)載供電，連接圖片如系統(tǒng)原理圖，連接方法更簡(jiǎn)單。

(2)負(fù)載總功率需要兩臺(tái)或多臺(tái)UPS供電，如圖5所示，這種連接稱為并聯(lián)。

(3)兩臺(tái)或多臺(tái)UPS供電強(qiáng)度大于總負(fù)載，但系統(tǒng)必須有一臺(tái)以上UPS供電能力，且任意一臺(tái)UPS停電時(shí)其余仍可供電。所有負(fù)載如圖 6 所示。這種連接稱為備用方法。

(4)整個(gè)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，主電斷開(kāi)，直接加在負(fù)載上，不影響UPS電源系統(tǒng)的維護(hù)，如圖7所示。

(5)當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)，維護(hù)開(kāi)關(guān)打開(kāi)，輸入開(kāi)關(guān)關(guān)閉。當(dāng)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，維護(hù)開(kāi)關(guān)閉合，輸入開(kāi)關(guān)打開(kāi)，輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這樣既保證了用電負(fù)載的正常運(yùn)行又不影響UPS電源系統(tǒng)故障的在線維護(hù)。

3.功能

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用對(duì)電源要求的不斷提高，UPS日益受到重視，并逐步發(fā)展出具有穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波、抗電磁和射頻干擾、防電壓沖浪等功能的電源保護(hù)系統(tǒng)。特別是電網(wǎng)線路和供電電源要求不太高，抗干擾技術(shù)落后。UPS的作用更加明顯。

UPS的保護(hù)首先表現(xiàn)在對(duì)市電供電的調(diào)節(jié)上，UPS的輸入電壓范圍比較寬。一般情況是170V到250V，輸出電源的質(zhì)量相當(dāng)高，后置UPS輸出電壓為5%。～8%，輸出頻率穩(wěn)定在1Hz。如圖1所示，在線式UPS輸出電壓穩(wěn)定在3%，輸出頻率穩(wěn)定在0.5Hz。當(dāng)主市電正常時(shí)，UPS電源相當(dāng)于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)器；而市電充電則給電池充電，也相當(dāng)于充電器。UPS自動(dòng)切換至電池供電，使計(jì)算機(jī)正常維護(hù)并保護(hù)硬件。

二、UPS的分類 

根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)IEC（國(guó)際電工委員會(huì)），UPS根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理分為以下三類：

(1)無(wú)源后備UPS電源

是指并聯(lián)在市電和負(fù)載之間作為備用電源的逆變器。當(dāng)市電正常時(shí)，負(fù)載完成。逆變器不進(jìn)行任何功率轉(zhuǎn)換，電池由單獨(dú)的充電器供電。無(wú)市電時(shí)，負(fù)載的電能完全由逆變器提供。

無(wú)源后備式UPS結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格最低，用于一些不重要的負(fù)載使用，如家用電腦等。但市電時(shí)，繼電器將逆變器切換到負(fù)載，切換時(shí)間較長(zhǎng)，一般需要幾毫秒的中斷，所以稍微重要的計(jì)算機(jī)設(shè)備不宜使用無(wú)源后置式UPS電源。

(2)在線互動(dòng)式UPS電源

意思是逆變器并聯(lián)在市電和負(fù)載之間，備用電源工作，逆變器作為充電器給電池充電。通過(guò)逆變器的可逆運(yùn)行與市場(chǎng)進(jìn)行互動(dòng)，這叫互動(dòng)。這樣的UPS電源，當(dāng)主市電供電時(shí)，由改裝市場(chǎng)給負(fù)載供電，逆變器作為充電器進(jìn)行充電。此時(shí)，逆變器起到AC/DC轉(zhuǎn)換器的作用。故障時(shí)，負(fù)載完全由逆變器供電，逆變器起到DC/AC轉(zhuǎn)換器的作用。

在線互動(dòng)式UPS具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、運(yùn)行成本低、可靠性高的特點(diǎn)。它方便，易于并行，易于維護(hù)，性能滿足一定的負(fù)載要求，特別是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的某些計(jì)算機(jī)。該設(shè)備用于分布式電源。此類電源的缺點(diǎn)是穩(wěn)壓性能不高，特別是動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低，二次抗干擾能力差，電路容易產(chǎn)生諧波干擾和調(diào)制干擾。

(3)雙變換UPS電源

逆變器串聯(lián)在交流輸入和負(fù)載之間，電源通過(guò)逆變器持續(xù)向負(fù)載供電。此類UPS供電方式如下：市電正常時(shí)，由整流器供電；逆變器給負(fù)載供電；無(wú)市時(shí)，蓄電設(shè)備通過(guò)逆變器向負(fù)載供電。 

雙變換UPS是UPS電源的主流產(chǎn)品。具有性能好、電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性高、功能強(qiáng)、熱備份連接、并聯(lián)冗余聯(lián)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是容量較少10kva以下，其整機(jī)率不高，一般在85%左右。

三、UPS發(fā)展特點(diǎn)

(1)UPS采用模塊化在線并聯(lián)擴(kuò)展功能。目前，大部分大功率段的UPS已經(jīng)具備冗余網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。UPS內(nèi)部多模塊冗余并聯(lián)運(yùn)行，甚至多臺(tái)UPS組成系統(tǒng)冗余運(yùn)行技術(shù)。并行傳輸中，當(dāng)單個(gè)模塊或單機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)。該功能自動(dòng)轉(zhuǎn)向冗余單元，大大提高了UPS供電系統(tǒng)的可靠性。 

(2)高效率、高可靠性。提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線，降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)。

(3)UPS數(shù)字化、智能化。

(4)UPS綠色、節(jié)能、環(huán)保。節(jié)能環(huán)保已成為UPS產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的指導(dǎo)原則。對(duì)于UPS來(lái)說(shuō)，輸入功率因數(shù)的高低表明其吸收電網(wǎng)的能力有強(qiáng)大的力量以及對(duì)電網(wǎng)影響的程度。

四、UPS注意事項(xiàng) 

由于其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用必須有嚴(yán)格、科學(xué)的操作規(guī)程，以提高工作穩(wěn)定性，降低設(shè)備故障率，真正做到設(shè)備不間斷。

(1)UPS電源的安裝環(huán)境應(yīng)避免陽(yáng)光直射，并有足夠的通風(fēng)空間，保持工作環(huán)境溫度不高于25℃。如果工作環(huán)境溫度超過(guò)25℃，溫度每升高10℃，電池的壽命將縮短一半左右。

(2)不宜采用大功率晶閘管負(fù)載、晶閘管橋式整流、半波整流負(fù)載，容易造成UPS電源輸出短路，容易造成逆變器驅(qū)動(dòng)晶體管失靈。燒毀了。  

(3)嚴(yán)格遵循正確的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)順序，避免因負(fù)載突然增大或突然減小而導(dǎo)致UPS電源電壓輸出下降。

(4)禁止頻繁合閘UPS電源。一般關(guān)閉UPS電源后至少需要30秒才能打開(kāi)UPS電源。因?yàn)橹行⌒蚒PS電源高層故障的原因是：用戶頻繁開(kāi)機(jī)或關(guān)機(jī)，UPS電源帶負(fù)載進(jìn)行逆變供電和旁路供電。

(5)實(shí)踐證明：對(duì)于絕大多數(shù)UPS電源來(lái)說(shuō)，在50%～60%額定輸出功率范圍內(nèi)工作是最佳方式。廠家建議：UPS電源的最大啟動(dòng)負(fù)載最好控制在80%以內(nèi)。如果過(guò)載，在逆變器中，常常會(huì)擊穿逆變?nèi)龢O管。不宜超負(fù)荷運(yùn)行，容易因電池放電電流太小而失效。

（6）UPS電源的定期維護(hù)：觀察工作指示燈的狀態(tài)，除塵，測(cè)量電池電壓，更換不合格的電池，檢查風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況以及檢測(cè)UPS的系統(tǒng)參數(shù)。

(7) UPS電源相對(duì)適合微容性負(fù)載，不適合感性負(fù)載，如空調(diào)、電動(dòng)機(jī)、電鉆、風(fēng)扇等。如果UPS電源負(fù)載為阻性或感性負(fù)載，則負(fù)載必須酌情減少，避免超載運(yùn)行。