浅析不间断电源(UPS)基本原理介绍！
来源：福州永正电子技术有限公司 | 发布时间：2020/12/31 8:41:05
UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
不间断电源(UPS)是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。它主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
新型UPS中的逆变器大多采用了PWM技术，同时采用了石英晶体振荡控制逆变器的频率，通过电压负反馈电路确保输出电压的稳定。它具有开关电源的一系列优点，通过准确调整脉冲宽度，确保功率稳定输出，同时．开关电源技术的应用，也使其自身损耗大大降低。主要技术指标如下:
（1）额定输出功率和大输出功率;
（2）切换时间；
（3）输出电压稳定度，参考值±0.5%~±2%；
（4）输出频率稳定度，参考值±0.01%~±0.5%；
（5）输出波形纯正(正弦波输出)，电压畸变小于1%，不存在潜波失真的问题；
（6）效率高、损耗低。参考指标高于90%；
（7）无故障工作时间。由于微处理器监控技术和科技的IGBT驱动型SPWM等高技术的采用，目前的UPS已达到了级高的靠谱性水平，对于大型UPS电源来讲，其单机的年均无故障工作时间(MTBF)已过20万小时。如果采用双总线输出的多机“冗余”型UPS供电系统，其MTBF甚至可达1000万小时数量级。
UPS分类
（1）被动后备式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间仅简单地作为备用电源使用。此种UPS电源，在市电正常时，负载完全而且是直接地市电供电，逆变器不做任何电能变换，蓄电池由独立的充电器供电；当市电不正常时，负载完全由逆变器提供电能。
被动后备式UPS具有结构简单、价格较廉等优点，运用于某些非重要的负载使用，如家用计算机等。但市电断电时，继电器将逆变器切换至负载，切换时间较长，一般需几个毫秒的间断，所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。
（2）在线互动式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用，因此被称为互动式。此种UPS电源，在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电，此时逆变器起AC/DC变换器的作用；而当市电故障时，负载完全由逆变器供电，此时，逆变器起DC/AC变换器的作用。
在线互动式UPS具有结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机靠谱性高等优点，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。此种电源缺点是稳压性能不高，尤其动态响应速度低，其次抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰。
（3）双变换式UPS电源
指逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续地向负载供电。此种UPS电源其供电方式如下：市电正常时，市电经过整流器、逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电。
双变换式UPS是UPS电源的主流产品，具有性能好、电压稳定度与频率稳定度高、功能强、具有热备份连接和并联冗余联结的功能等优点，其不足之处是当容量少于10kVA以下，其整机效率不高，一般在85%左右。
注意事项
因为其逆变器和蓄电池工作的特殊性，UPS电源的安装和使用须有一套严格、科学的操作规程，才能提高工作稳定性，减少设备故障率，真正地做到设备供电不间断。
（1）UPS电源的安装环境应避免阳光直射，并留有足够的通风空间，保持工作环境的温度不高于25℃。如果工作环境温度过25℃，每温升增加10℃，电池的寿命就会缩短一半左右。
（2）不宜在UPS电源的输出端使用大功率可控硅负载、可控硅桥式整流或半波整流型负载，此类负载易造成逆变器末级驱动晶体管被烧毁。
（3）严格按照正确的开机、关机顺序进行操作，避免因负载突然增加或突然减少时，UPS电源的电压输出波动大，从而使UPS电源无法，正常工作。
（4）禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后，至少等待30秒钟后才能开启UPS电源。因为造成中小型UPS电源高发故障的原因是：用户频繁的开机或关机，UPS电源带负载进行逆变器供电和旁路供电切换期。
（5）实践证明：对于绝大多数UPS电源而言，将其负载控制在50%~60%额定输出功率范围内是具佳工作方式。禁止负载使用，厂家建议：UPS电源的大启动负载建议控制在80%之内，如果载使用，在逆变状态下，时常会击穿逆变三级管。不宜过度轻载运行，这种情况容易因为电池放电电流过小造成电池失效。
（6）定期对UPS电源进行维护工作：观察工作指示灯状态、除尘，测量蓄电池电压，更换不合格电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
（7）UPS电源比较适合于带微电容性负载，不适合于带电感性负载，如空调、电动机、电钻、风机等。如果UPS电源负载为电阻性或电感性负载时，必须酌情减小其负载量以免载运行。
