什么是不间断电源（UPS）？

UPS是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于赋予设备的一部分较高的电源稳定性，提供不间断的供电。当市电输入正常时，UPS向负载提供市电。此时的UPS是交流电机，同时也给机器内的电池充电。当市电中断（意外停机）时，UPS立即通过逆变器开关转换继续向负载提供220V交流电，使负载维持正常运行，保护负载和硬件。UPS设备通常提供高电压或高电压保护。

一、UPS工作原理

1.系统组成

以上是图1和图2

典型的UPS系统框图，如图1所示。其基本结构是整流器和充电器，将交流电转换为直流电，直流电通过逆变器变换为交流电，提供交流电时由电池储存能量。保持正常充电电压，一旦电源中断，电池立即为逆变器供电，保证UPS电源交流输出电压。下面几个简单的说明了UPS的各种工作状况（以在线式UPS电源为例）。

(1)当在UPS允许的范围内正常供电时，如图2所示，粗线描绘了电能的流向。

以上是图3和图4

(2)主电源故障后，主电源故障被切断，电源将立即向逆变器提供能量，如图3所示。 

(3)当负载过大或电源逆变器出现故障时，UPS将直接由主电源开启旁路，如图4所示。

2.连接方法

以上是图片5 图6 图7

(1)单个UPS电源可以向所有负载供电，连接图片如系统原理图，连接方法更简单。

(2)负载总功率需要两台或多台UPS供电，如图5所示，这种连接称为并联。

(3)两台或多台UPS供电强度大于总负载，但系统必须有一台以上UPS供电能力，且任意一台UPS停电时其余仍可供电。所有负载如图 6 所示。这种连接称为备用方法。

(4)整个UPS电源系统出现故障后，主电断开，直接加在负载上，不影响UPS电源系统的维护，如图7所示。

(5)当UPS电源系统无故障时，维护开关打开，输入开关关闭。当UPS电源系统出现故障时，维护开关闭合，输入开关打开，输出开关打开。这样既保证了用电负载的正常运行又不影响UPS电源系统故障的在线维护。

3.功能

随着计算机应用对电源要求的不断提高，UPS日益受到重视，并逐步发展出具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压冲浪等功能的电源保护系统。特别是电网线路和供电电源要求不太高，抗干扰技术落后。UPS的作用更加明显。

UPS的保护首先表现在对市电供电的调节上，UPS的输入电压范围比较宽。一般情况是170V到250V，输出电源的质量相当高，后置UPS输出电压为5%。～8%，输出频率稳定在1Hz。如图1所示，在线式UPS输出电压稳定在3%，输出频率稳定在0.5Hz。当主市电正常时，UPS电源相当于交流电动机调节器；而市电充电则给电池充电，也相当于充电器。UPS自动切换至电池供电，使计算机正常维护并保护硬件。

二、UPS的分类 

根据新标准IEC（国际电工委员会），UPS根据其结构和工作原理分为以下三类：

(1)无源后备UPS电源

是指并联在市电和负载之间作为备用电源的逆变器。当市电正常时，负载完成。逆变器不进行任何功率转换，电池由单独的充电器供电。无市电时，负载的电能完全由逆变器提供。

无源后备式UPS结构简单，价格最低，用于一些不重要的负载使用，如家用电脑等。但市电时，继电器将逆变器切换到负载，切换时间较长，一般需要几毫秒的中断，所以稍微重要的计算机设备不宜使用无源后置式UPS电源。

(2)在线互动式UPS电源

意思是逆变器并联在市电和负载之间，备用电源工作，逆变器作为充电器给电池充电。通过逆变器的可逆运行与市场进行互动，这叫互动。这样的UPS电源，当主市电供电时，由改装市场给负载供电，逆变器作为充电器进行充电。此时，逆变器起到AC/DC转换器的作用。故障时，负载完全由逆变器供电，逆变器起到DC/AC转换器的作用。

在线互动式UPS具有结构简单、效率高、运行成本低、可靠性高的特点。它方便，易于并行，易于维护，性能满足一定的负载要求，特别是对于网络中的某些计算机。该设备用于分布式电源。此类电源的缺点是稳压性能不高，特别是动态响应速度低，二次抗干扰能力差，电路容易产生谐波干扰和调制干扰。

(3)双变换UPS电源

逆变器串联在交流输入和负载之间，电源通过逆变器持续向负载供电。此类UPS供电方式如下：市电正常时，由整流器供电；逆变器给负载供电；无市时，蓄电设备通过逆变器向负载供电。 

双变换UPS是UPS电源的主流产品。具有性能好、电压稳定性和频率稳定性高、功能强、热备份连接、并联冗余联动等优点。不足之处是容量较少10kva以下，其整机率不高，一般在85%左右。

三、UPS发展特点

(1)UPS采用模块化在线并联扩展功能。目前，大部分大功率段的UPS已经具备冗余网状结构。UPS内部多模块冗余并联运行，甚至多台UPS组成系统冗余运行技术。并行传输中，当单个模块或单机出现故障时。该功能自动转向冗余单元，大大提高了UPS供电系统的可靠性。 

(2)高效率、高可靠性。提高UPS自身能效，优化负载效率曲线，降低输入电流谐波，提高功率因数。

(3)UPS数字化、智能化。

(4)UPS绿色、节能、环保。节能环保已成为UPS产品技术创新的指导原则。对于UPS来说，输入功率因数的高低表明其吸收电网的能力有强大的力量以及对电网影响的程度。

四、UPS注意事项 

由于其逆变器和蓄电池工作的特殊性，UPS电源的安装和使用必须有严格、科学的操作规程，以提高工作稳定性，降低设备故障率，真正做到设备不间断。

(1)UPS电源的安装环境应避免阳光直射，并有足够的通风空间，保持工作环境温度不高于25℃。如果工作环境温度超过25℃，温度每升高10℃，电池的寿命将缩短一半左右。

(2)不宜采用大功率晶闸管负载、晶闸管桥式整流、半波整流负载，容易造成UPS电源输出短路，容易造成逆变器驱动晶体管失灵。烧毁了。  

(3)严格遵循正确的开机、关机顺序，避免因负载突然增大或突然减小而导致UPS电源电压输出下降。

(4)禁止频繁合闸UPS电源。一般关闭UPS电源后至少需要30秒才能打开UPS电源。因为中小型UPS电源高层故障的原因是：用户频繁开机或关机，UPS电源带负载进行逆变供电和旁路供电。

(5)实践证明：对于绝大多数UPS电源来说，在50%～60%额定输出功率范围内工作是最佳方式。厂家建议：UPS电源的最大启动负载最好控制在80%以内。如果过载，在逆变器中，常常会击穿逆变三极管。不宜超负荷运行，容易因电池放电电流太小而失效。

（6）UPS电源的定期维护：观察工作指示灯的状态，除尘，测量电池电压，更换不合格的电池，检查风扇运转情况以及检测UPS的系统参数。

(7) UPS电源相对适合微容性负载，不适合感性负载，如空调、电动机、电钻、风扇等。如果UPS电源负载为阻性或感性负载，则负载必须酌情减少，避免超载运行。