UPS電源工作原理

系統組成：

UPS電源系統由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進行AC/DC變換的整流器（REC），進行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。

UPS系統的穩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關整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時（該變化應滿足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就像接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲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，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開關，主機自檢故障后的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。

在電網電壓工作正常時，給負載供電如圖所示，而且，同時給儲能電池充電；當突發停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產（如粗黑→所示）；當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電（如虛線所示）。

工作過程：

當市電正常為380/220VAC時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220V或380V交流電壓，同時市電經整流后對電池充電。

當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。

當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。

不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態，并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。

ups電源分類

按其工作原理分

UPS電源可分為后備式、在線式以及在線互動式三種。

（1） 后備式UPS

平時處于蓄電池充電狀態，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態，將電池提供的直流電轉變為穩定的交流電輸出，因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優點是：運行效率高、噪音低、價格相對便宜，主要適用于市電波動不大，對供電質量要求不高的場合，比較適合家庭使用。然而這種UPS存在一個切換時間問題，因此不適合用在關鍵性的供電不能中斷的場所。不過實際上這個切換時間很短，一般介于2至10毫秒，而計算機本身的交換式電源供應器在斷電時應可維持10毫秒左右，所以個人計算機系統一般不會因為這個切換時間而出現問題。后備式UPS一般只能持續供電幾分鐘到幾十分鐘，主要是讓您有時間備份數據，并盡快結束手頭工作，其價格也較低。對不是太關鍵的電腦應用，比如個人家庭用戶，就可配小功率的后備式UPS。

（2） 在線式UPS

這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態，它首先通過電路將外部交流電轉變為直流電，再通過高質量的逆變器將直流電轉換為高質量的正弦波交流電輸出給計算機。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩壓及防止電波干擾；在停電時則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UPS不同于后備式的一大優點是供電持續長，一般為幾個小時，也有大到十幾個小時的，它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，顯然，由于其功能的特殊，價格也明顯要貴一大截。這種在線式UPS比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫療、工業控制等行業，因為這些領域的電腦一般不允許出現停電現象。

（3） 在線互動式UPS

這是一種智能化的UPS，所謂在線互動式UPS，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態），給電池組充電；在市電異常時逆變器立刻轉為逆變工作狀態，將電池組電能轉換為交流電輸出，因此在線互動式UPS也有轉換時間。同后備式UPS相比，在線互動式UPS的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優點是具有較強的軟件功能，可以方便地上網，進行UPS的遠程控制和智能化管理。可自動偵測外部輸入電壓是否處于正常范圍之內，如有偏差可由穩壓電路升壓或降壓，提供比較穩定的正弦波輸出電壓。而且它與計算機之間可以通過數據接口（如RS-232串口）進行數據通訊，通過監控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監控電源及UPS狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計算機系統的可靠性。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS供電質量高的優點，但其穩頻特性能不是十分理想，不適合做常延時的UPS電源。

按其結構分

UPS一般分為直流UPS（DC-UPS）和交流UPS（AC-UPS）兩大類。

（1） 直流UPS

直流不間斷電源由兩個基本單元組成。分別是整流器、蓄電池。

其工作過程是：當市電正常時，電流通過整流器向負載供電，同時整流器給蓄電池充電。電流路徑是1路市電——整流器——負載，2路路市電——整流器——蓄電池。當市電故障或整流器故障時，通過控制電路自動切換使蓄電池為負載供電，電流流向為蓄電池——負載。

（2） 交流UPS

交流UPS電源由三個基本單元組成。分別是整流器、蓄電池和逆變器。

其工作過程是：當市電正常時，電流通過整流器、逆變器向負載供電，同時整流器給蓄電池充電。電流路徑是1路：市電——整流器——逆變器——負載，2路：市電——整流器——蓄電池。當市電故障或整流器故障時，通過控制電路自動切換使電池為負載供電，電流流向為蓄電池——逆變器——負載。

從備用時間分

UPS分為標準型和長效型兩種。

一般來說，標準型機內帶有電池組，在停電后可以維持較短時間的供電（一般不超過25分鐘）；長效型機內不帶電池，但增加了充電器，用戶可以根據自身需要配接多組電池以延長供電時間，廠商在設計時會加大充電器容量或加裝并聯的充電器。

其他分類

此外，UPS的分類還有其他一些簡單的分類，比如從組成原理分為旋轉型UPS和靜止型UPS；從應用領域分為商業用UPS和工業用UPS；從輸出電壓的相數分為單相UPS和三相UPS；從容量分為大容量UPS（大于100KVA）、中容量UPS（10-100 KVA）和小容量UPS（小于10 KVA）。