UPS不間斷電源的工作原理是什么？

UPS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。在歐美國(guó)家取Uninterruptible Power System的英文前綴簡(jiǎn)稱(chēng)為UPS。

分類(lèi)及原理

按輸入輸出相數(shù)分：?jiǎn)芜M(jìn)單出、三進(jìn)單出和三進(jìn)三出。

按功率等級(jí)分：微型（＜3KVA）、小型（3KVA～10KVA）、中型（10KVA～100KVA）和大型（＞100KVA）。

按電路結(jié)構(gòu)形式分：有后備式、在線(xiàn)互動(dòng)式、在線(xiàn)式等。

按輸出波形的不同分：有方波和正弦波兩種。

現(xiàn)按電路結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，分別敘述如下：

2．1后備式（OFF－LINE或STAND－BY）

1）原理：

① 市電正常時(shí)則市電經(jīng)穩(wěn)壓后直接輸出負(fù)載，同時(shí)經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給電池充電，此時(shí)逆變器不工作。

② 當(dāng)市電故障時(shí)，由電池提供電力，經(jīng)逆變器輸出負(fù)載。此切換時(shí)間約4－10ms之間。

2）特點(diǎn)：

功率范圍： 300～2000VA

工作特點(diǎn)：對(duì)市電進(jìn)行簡(jiǎn)單的升降壓及濾波處理后直接供給負(fù)載，當(dāng)輸入電源不符合要求時(shí)才由電池供電。在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)負(fù)載使用的是市電。

優(yōu) 點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、體積小、噪聲低、效率高。

缺 點(diǎn)：市電／電池供電轉(zhuǎn)換時(shí)間4～10ms，輸出精度低、輸出波形差、輸出波形為方波。

主要應(yīng)用對(duì)象：?jiǎn)闻_(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的斷電保護(hù)

2．2在線(xiàn)交互式（HYBIRD）

在線(xiàn)交互式又稱(chēng)混合式或三端口式。

1）原理：

① 市電正常時(shí)，市電經(jīng)穩(wěn)壓后，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出負(fù)載，同時(shí)經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給電池充電，此時(shí)逆變器已經(jīng)激活，但未輸出。

② 當(dāng)市電故障，由電池提供電力，經(jīng)逆變器輸出負(fù)載。

2）特點(diǎn)：

功率范圍： 1～800KVA

工作特點(diǎn)：市電經(jīng)過(guò)整流轉(zhuǎn)換為直流，由逆變器調(diào)制出穩(wěn)定的正弦波。

優(yōu) 點(diǎn)：負(fù)載端與市電輸入端處于優(yōu)良的”電隔離“狀態(tài)之中、輸出波形好、輸出電壓質(zhì)量高、無(wú)論負(fù)載突變或負(fù)載穩(wěn)定時(shí)均呈現(xiàn)優(yōu)異的帶載特性。

缺 點(diǎn)：效率低、成本高

主要應(yīng)用對(duì)象：計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、精密儀器儀表、工業(yè)系統(tǒng)的斷電保護(hù)。

2．3在線(xiàn)式（ON－LINE）：

1）原理：

①當(dāng)市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娊o電池充電，同時(shí)輸出到逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電，經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出到負(fù)載。

②當(dāng)市電輸入不正常時(shí)，由電池經(jīng)逆變器輸出到負(fù)載。

③ 當(dāng)逆變器發(fā)生故障或輸出功率不足（由于過(guò)載、過(guò)熱等原因）時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)將自動(dòng)切換至靜態(tài)旁路由市電繼續(xù)供電。若旁通是由于過(guò)載引起的，UPS將在負(fù)載低于100％時(shí)，跳回逆變器正常輸出。若旁通是由于過(guò)熱引起的，UPS將在溫度低于報(bào)警點(diǎn)時(shí)跳回正常輸出。

2）特點(diǎn)：

無(wú)論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來(lái)自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對(duì)負(fù)載的影響。

由于平時(shí)逆變器與市電以同步方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以逆變器與市電之間經(jīng)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)自動(dòng)相互切換的時(shí)間均應(yīng)小于2ms，故其可靠度高，適合電源品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。

文章來(lái)源：深圳市美克能源科技股份有限公司

審核編輯 黃昊宇