一、UPS電源的作用

UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對(duì)電源穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備，提供不間斷的電源。[1]

UPS是在電網(wǎng)電壓跌落或者中斷時(shí)保證用電設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行。目前，UPS作為后備電源，在醫(yī)院、銀行以及數(shù)據(jù)管理等領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用，在電網(wǎng)電壓中斷時(shí)發(fā)揮著不可替代的作用。

當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將電池的直流電能，通過(guò)逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護(hù)。如圖1所示。

二、工作原理

典型的UPS系統(tǒng)框圖如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖鳎约鞍阎绷麟娫僮優(yōu)榻涣麟姷哪孀兤?，電池在交流電正常供電時(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時(shí)，蓄電池立即對(duì)逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡(jiǎn)圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。

（1）市電在UPS所允許的范圍內(nèi)正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向。

（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。

（3）當(dāng)所帶負(fù)載過(guò)大或電源內(nèi)逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，UPS將打開(kāi)旁路由主電源直接供電，如圖4所示。

三、連接方式

（1）單臺(tái)UPS電源能夠供給全部負(fù)載，連接圖如系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡(jiǎn)單。

（2）總負(fù)載功率需要二臺(tái)或更多臺(tái)UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作并聯(lián)無(wú)備份方式。

（3）二臺(tái)或二臺(tái)以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)萘恳?，但該系統(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_(tái)UPS電源的容量，任何一臺(tái)UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負(fù)載，如圖6所示。這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。

（4）整個(gè)UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，市電將UPS電源脫開(kāi)，直接接通負(fù)載，且不影響UPS電源系統(tǒng)的維修，這種線路設(shè)計(jì)如圖7所示。

當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)打開(kāi)，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)閉合；當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)閉合，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這樣，保證了用電負(fù)載的正常工作，而又不影響對(duì)UPS電源系統(tǒng)故障的在線維修。

四、UPS電源的三大作用

1、穩(wěn)壓

　　UPS具有很好的穩(wěn)壓功能。高檔的UPS電源，會(huì)將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，相當(dāng)于一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器。當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的220V向負(fù)載繼續(xù)供電。所以具有穩(wěn)壓功能。

　　低檔的UPS電源，僅僅將市電直通到負(fù)載，沒(méi)有交流穩(wěn)壓功能。當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的220V向負(fù)載繼續(xù)供電。所以對(duì)市電沒(méi)有交流穩(wěn)壓功能，但對(duì)逆變交流，具有穩(wěn)壓功能。

　　UPS電源分為在線式UPS電源和后備式UPS電源，一般家用電腦配備的就是屬于后備式UPS電源的，它屬于備用電源的一種;后備式的是帶穩(wěn)壓部分的，采用的是繼電器換擋穩(wěn)壓方式，穩(wěn)壓效果很差，不能算穩(wěn)壓器。

2、濾波

　　為了提高離線式UPS的利用率并改善其所在場(chǎng)合的電網(wǎng)電能質(zhì)量,研究了具有有源濾波功能的UPS電源。其本質(zhì)是對(duì)離線式UPS的一種改進(jìn),在基本不增加硬件成本的情況下,同時(shí)實(shí)現(xiàn)不間斷供電和有源濾波功能。系統(tǒng)可根據(jù)電網(wǎng)狀況,分別工作于APF模式和UPS模式。

　　UPS電源專用濾波器解決UPS電源諧波問(wèn)題。濾除UPS電源產(chǎn)生的諧波,諧波電流畸變率降到5%~10%。UPS電源專用濾波器提高系統(tǒng)可靠性,有效降低重負(fù)荷時(shí)負(fù)荷率,減小視在電流,抑制諧波畸變,降低暫態(tài)過(guò)電壓,減小電壓電流變化率,保證用電可靠性。

　　UPS電源專用濾波器可以提高UPS節(jié)能現(xiàn)象,不僅提高功率因數(shù),減少視在電流,又可以明顯降低高次諧波畸變,減少高次諧波損耗。

3、不間斷供電

　　不間斷電源UPS在斷電之后可以提供一段時(shí)間的電能，在線式UPS不間斷電源的供電來(lái)源，離不開(kāi)蓄電池的支持，如果在線式UPS不間斷電源沒(méi)有蓄電池，UPS不間斷電源相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)壓電源，正是因?yàn)橛辛诵铍姵?，在市電異?；蛘邤嚯姇r(shí)，蓄電池通過(guò)逆變器將化學(xué)能專為交流電能輸送出去給負(fù)載提供電源，使得用電設(shè)備不受停電的影響繼續(xù)正常運(yùn)行。

　　總的來(lái)說(shuō)，UPS就是為了解決不間斷供電而設(shè)置的，UPS的三大基本功能：穩(wěn)壓，濾波，不間斷。

     在市電供電時(shí)，它是穩(wěn)壓器和濾波器的作用，以消除或削弱市電的干擾，保證設(shè)備正常的工作;

     在市電中斷時(shí)，它又可以通過(guò)把它的直流供電部分提供的直流電轉(zhuǎn)化為完美的交流電供負(fù)載使用，其中由市電供電轉(zhuǎn)電池供電一般為零時(shí)間切換，這樣就使負(fù)載設(shè)備在感覺(jué)不到任何變化的同時(shí)保持運(yùn)行，真正保證了設(shè)備的不間斷運(yùn)行。

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