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一文了解UPS不间断电源
来源：www.fzyzdz.com 发布时间：2021年09月15日
UPS为英文 Uninterruptable Power System的缩写， 称为不间断电源。所谓不间断即其能提供一个安全、无中断的能源。当电网出现干扰、中断时，它仍能保障输出一个连续性的交流电源，从而保障了设备的安全，又为工作人员争取了时间，使其能够在电网出现故障时能够继续工作。
目前，随着计算机应用的普及和信息处理技术 的不断发展，对高质量的供电提出了越来越严格的 要求。在计算机运行和信息处理期间供电的干扰或中断，将导致随机储存数据的丢失和破坏，信息数据的错误、中断和丢失，有时甚至会使设备遭到损坏，造成难以弥补的损失。
然而因为受电力工业发展的约束，既使在供电质量较佳的欧美、日本也无法避免地受到电网干扰、故障的困扰，而在中国由于电力严重不足，各种原因导致的停电、限电频繁出现，而且这种情况还将持续相当长的时期。为了满足部分部门，如工业自动化控制系统、数据通信处理系统、航空管理系统、控制系统、精密测量系统等对高稳定、高质量的供电要求，从而应运发展了这项新型电源技术。
一、在线式UPS 原理它的基本结构包括一套整流／充电装置、一套逆变器、蓄电池、控制电路和电子旁路开关五大部分，以及输入输出滤波电路、各种保护（过流、过压、过温、短路保护，电池电压检测及低压截止保护）电路及相关报警装置（指示灯、蜂鸣器）。
1. 整流／充电装置整流／充电装置的功能是将交流市电变换为直流电，为逆变器提供一个平滑的直流工作电压，同时给电池充电。也有的 UPS将其分为两个独立的部分。目前使用较为普遍的整流器件是晶体管和可控硅即晶闸管。晶体管整流／充电装置一般只应用于小型UPS中，而大中型UPS主要采用单相桥式或三相可控硅全控桥式整流电路。
2. 逆变器逆变器将整流器或电池送来的直流电，在调制信号的控制下，变换为稳频、稳压、无扰动的交流电， 经变压器和输出滤波器向负载供电。从UPS出现至今，先后曾采用过可控硅、场效应管、绝缘栅双极型晶体管作为逆变器的功率器件。绝缘栅双极型晶体管是1982年研制成功并推向市场的一种新型功率器件，它具有场效应管的高速开关特性、栅极电压可控、双极晶体管的大电流处理能力和低饱和压降等特点。由于它开关损耗小，驱动容易，目前在新一代UPS中．已被广泛采用来作为功率变换器件」由于它的高频开关特性，使得UPS逆变器的工作频率可达几十kHz。采用PWM（脉宽调制）控制，逆变器的输出谐波含量大大减小，这样经过体积小、结构简单的滤波器就可以在逆变器的输出端得到很纯净的正弦波，逆变器的工作效率得到了提高，也就提高了UPS整机效率。而且由千逆变频率的提高，使得UPS的输出动态响应特性、逆变器的噪音都有了明显的改善，但其缺点是成本较高。
3. 蓄电池蓄电池作为UPS 的储能元件， 其容瞿的大小决定了 liPS 后备时间的长短。在交流市电正常时 ， 整流／充电装置提供一个直流浮充电电压~在交流市 电不正常或中断时，由它向逆变器提供工作电压，以保障UPS 电源交流输出的连续性目前 UPS广泛使用的是 免维护密封式铅酸蓄电池充电时，它将电能转换为化学能储存起来，当 放电时将化学能转变为电能释放出来。这种蓄电池如维护使用正确（主要是尽量避免蓄电池长期处于 闲置不用或浮充状态，工作环境温度过高等情况）， 寿命一般可达 5~10年。
4.控制电路要保障UPS 的正常工作就必须有一个功能完善的控制电路，由它负责控制UPS各部分的工作G 其主要功能控制如下：①提供控制整流器的触发信号：②提供控制逆变器的调制信号：③电子旁路开关的开通及关断；④交流市电的监测与跟踪；⑤电池的检测，电池的放电低压截止；⑥提供过流、过压、过温、短路保护。
5.电子旁路开关UPS电源在进行从交流市电旁路供电到由逆变器供电或从逆变器供电到市电旁路供电的切换操作，是由电子旁路开关来完成的。所谓静态开关，它是将一对反向并联的快速可控硅连接起来，作为UPS上述供电切换的转换元件，其接通时间为ns数量级 因此，我们能实现对负载进行转换时间为 “零＂的不间断供电。
目前，随着计算机应用的普及和信息处理技术 的不断发展，对高质量的供电提出了越来越严格的 要求。在计算机运行和信息处理期间供电的干扰或中断，将导致随机储存数据的丢失和破坏，信息数据的错误、中断和丢失，有时甚至会使设备遭到损坏，造成难以弥补的损失。
然而因为受电力工业发展的约束，既使在供电质量较佳的欧美、日本也无法避免地受到电网干扰、故障的困扰，而在中国由于电力严重不足，各种原因导致的停电、限电频繁出现，而且这种情况还将持续相当长的时期。为了满足部分部门，如工业自动化控制系统、数据通信处理系统、航空管理系统、控制系统、精密测量系统等对高稳定、高质量的供电要求，从而应运发展了这项新型电源技术。
一、在线式UPS 原理它的基本结构包括一套整流／充电装置、一套逆变器、蓄电池、控制电路和电子旁路开关五大部分，以及输入输出滤波电路、各种保护（过流、过压、过温、短路保护，电池电压检测及低压截止保护）电路及相关报警装置（指示灯、蜂鸣器）。
1. 整流／充电装置整流／充电装置的功能是将交流市电变换为直流电，为逆变器提供一个平滑的直流工作电压，同时给电池充电。也有的 UPS将其分为两个独立的部分。目前使用较为普遍的整流器件是晶体管和可控硅即晶闸管。晶体管整流／充电装置一般只应用于小型UPS中，而大中型UPS主要采用单相桥式或三相可控硅全控桥式整流电路。
2. 逆变器逆变器将整流器或电池送来的直流电，在调制信号的控制下，变换为稳频、稳压、无扰动的交流电， 经变压器和输出滤波器向负载供电。从UPS出现至今，先后曾采用过可控硅、场效应管、绝缘栅双极型晶体管作为逆变器的功率器件。绝缘栅双极型晶体管是1982年研制成功并推向市场的一种新型功率器件，它具有场效应管的高速开关特性、栅极电压可控、双极晶体管的大电流处理能力和低饱和压降等特点。由于它开关损耗小，驱动容易，目前在新一代UPS中．已被广泛采用来作为功率变换器件」由于它的高频开关特性，使得UPS逆变器的工作频率可达几十kHz。采用PWM（脉宽调制）控制，逆变器的输出谐波含量大大减小，这样经过体积小、结构简单的滤波器就可以在逆变器的输出端得到很纯净的正弦波，逆变器的工作效率得到了提高，也就提高了UPS整机效率。而且由千逆变频率的提高，使得UPS的输出动态响应特性、逆变器的噪音都有了明显的改善，但其缺点是成本较高。
3. 蓄电池蓄电池作为UPS 的储能元件， 其容瞿的大小决定了 liPS 后备时间的长短。在交流市电正常时 ， 整流／充电装置提供一个直流浮充电电压~在交流市 电不正常或中断时，由它向逆变器提供工作电压，以保障UPS 电源交流输出的连续性目前 UPS广泛使用的是 免维护密封式铅酸蓄电池充电时，它将电能转换为化学能储存起来，当 放电时将化学能转变为电能释放出来。这种蓄电池如维护使用正确（主要是尽量避免蓄电池长期处于 闲置不用或浮充状态，工作环境温度过高等情况）， 寿命一般可达 5~10年。
4.控制电路要保障UPS 的正常工作就必须有一个功能完善的控制电路，由它负责控制UPS各部分的工作G 其主要功能控制如下：①提供控制整流器的触发信号：②提供控制逆变器的调制信号：③电子旁路开关的开通及关断；④交流市电的监测与跟踪；⑤电池的检测，电池的放电低压截止；⑥提供过流、过压、过温、短路保护。
5.电子旁路开关UPS电源在进行从交流市电旁路供电到由逆变器供电或从逆变器供电到市电旁路供电的切换操作，是由电子旁路开关来完成的。所谓静态开关，它是将一对反向并联的快速可控硅连接起来，作为UPS上述供电切换的转换元件，其接通时间为ns数量级 因此，我们能实现对负载进行转换时间为 “零＂的不间断供电。
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