什么是不間斷電源-UPS

UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護(hù)蓄電池）與主機(jī)相連接，通過(guò)主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。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)。

不間斷電源-UPS的組成

UPS電源系統(tǒng)由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器（REC），進(jìn)行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開(kāi)關(guān)整流器，本身具有可根據(jù)外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當(dāng)外電發(fā)生變化時(shí)（該變化應(yīng)滿足系統(tǒng)要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲(chǔ)能電池來(lái)完成，由于整流器對(duì)瞬時(shí)脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲(chǔ)能電池除可存儲(chǔ)直流直能的功能外，對(duì)整流器來(lái)說(shuō)就像接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲(chǔ)能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對(duì)脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱干擾的屏蔽。頻率的穩(wěn)定則由變換器來(lái)完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開(kāi)關(guān)，主機(jī)自檢故障后的自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，檢修旁路開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)控制。

在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負(fù)載供電如圖所示，而且，同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電；當(dāng)突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲(chǔ)能電池供給負(fù)載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑→所示）；當(dāng)由于生產(chǎn)需要，負(fù)載嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負(fù)載供電（如虛線所示）。

不間斷電源-UPS工作過(guò)程

當(dāng)市電正常為380/220VAC時(shí)，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220V或380V交流電壓，同時(shí)市電經(jīng)整流后對(duì)電池充電。當(dāng)任何時(shí)候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過(guò)隔離二極管開(kāi)關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒(méi)有切換時(shí)間。當(dāng)電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報(bào)警，并在電池放電下限點(diǎn)停止逆變器工作，長(zhǎng)鳴告警。不間斷電源還有過(guò)載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生超載（150%負(fù)載）時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負(fù)載正常時(shí)自動(dòng)返回。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重超載（超過(guò)200%額定負(fù)載）時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)前面輸入空氣開(kāi)關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機(jī)即開(kāi)始恢復(fù)工作。

不間斷電源-UPS的分類

UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類。

其中，我們最常用的是后備式UPS，它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等UPS最基礎(chǔ)也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，但由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而具有價(jià)格便宜，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域。

后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。

后備式正弦波輸出UPS電源：?jiǎn)螜C(jī)輸出可做到0.25KW~2KW，當(dāng)市電在170V~264V間變化時(shí)，向用戶提供經(jīng)調(diào)壓器處理的市電；當(dāng)市電超出170V~264V范圍時(shí)，才由UPS提供高質(zhì)量的正弦波電源。

后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。

在線式UPS結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但性能完善，能解決所有電源問(wèn)題，如四通PS系列，其顯著特點(diǎn)是能夠持續(xù)零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題；由于需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。

在線互動(dòng)式UPS，同后備式相比較，在線互動(dòng)式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。

不間斷電源-UPS的應(yīng)用領(lǐng)域

不間斷電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國(guó)防、醫(yī)院、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報(bào)警系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動(dòng)通訊、太陽(yáng)能儲(chǔ)存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個(gè)人計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。

不間斷電源-UPS的優(yōu)點(diǎn)

不間斷電源的主要優(yōu)點(diǎn)，在于它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時(shí)，UPS把交流電整流成直流電，然后再把直流電逆變成穩(wěn)定無(wú)雜質(zhì)的交流電，給后級(jí)負(fù)載使用。一旦市電交流輸入異常，比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了，那么UPS會(huì)啟用備用能源-蓄電池，UPS的整流電路會(huì)關(guān)斷，相應(yīng)的，會(huì)把蓄電池的直流電逆變成穩(wěn)定無(wú)雜質(zhì)的交流電，繼續(xù)給后級(jí)負(fù)載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來(lái)。

當(dāng)然，UPS的不間斷供電時(shí)間不是無(wú)限的，這個(gè)時(shí)間受制于蓄電池自身儲(chǔ)存能量的大小。如果發(fā)生交流停電，那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時(shí)間內(nèi)，您需要做的就是趕緊恢復(fù)交流電，比如啟用備用交流電回路、啟用油機(jī)發(fā)電，實(shí)在不行，就只能緊急存盤(pán)，保存勞動(dòng)成果，等待交流電恢復(fù)正常后再繼續(xù)。

不間斷電源-UPS注意事項(xiàng)

1）UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔。

2）切勿帶感性負(fù)載，如點(diǎn)鈔機(jī)、日光燈、空調(diào)等，以免造成損壞。

3）UPS的輸出負(fù)載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。

4）UPS帶載過(guò)輕（如1000VA的UPS帶100VA負(fù)載）有可能造成電池的深度放電，會(huì)降低電池的使用壽命，應(yīng)盡量避免。

5）適當(dāng)?shù)姆烹?，有助于電池的激活，如長(zhǎng)期不停市電，每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，這樣可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。

6）對(duì)于多數(shù)小型UPS，上班再開(kāi)UPS，開(kāi)機(jī)時(shí)要避免帶載啟動(dòng)，下班時(shí)應(yīng)關(guān)閉UPS；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的UPS，由于多數(shù)網(wǎng)絡(luò)是24小時(shí)工作的，所以UPS也必須全天候運(yùn)行。

7）UPS放電后應(yīng)及時(shí)充電，避免電池因過(guò)度自放電而損壞。

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