UPS不间断电源原理

导读：在互联网如此发达的今天,提起UPS大家第一个想到的估计是快递,然而学电子同学的都知道UPS是不间断电源的意。所谓不间断，是指在市电品质超出用电设备的范围后(电压过高、过低或停电，频率严重超高或超低)，设备仍然可以从UPS获得高品质电源。其主要运用在不能停电的场合，如金融系统、证券、电信、广电，铁路，医院，化工等等行业。今天小编带大家了解一下UPS的那些功能、结构、原理等基础知识。。。

1. UPS不间断电源原理—简介

UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)电源也称不间断电源，一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断相互切换的机会，这才是UPS的主要设计思想。

顾名思义UPS电源，它就是一台这样的机器，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就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电;当市电中断( 事故停电 )时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变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。

总结：UPS在计算机系统和网络应用中的主要作用有两个：一是应急使用，就是防止突然断电，影响用电设备的正常工作，以及给计算机造成伤害。第二个作用是可以净化电源，消除掉市电上的电涌、电磁干扰、瞬时的高低电压、电线噪声、或是频率偏移等“电源污染”，改善我们的用电质量，为我们的计算机系统以及精密用电设备提供高质量的电源。

2. UPS不间断电源原理—组成

从构造上来说，UPS电源主要可以由蓄电池、逆变器、整流器和静态开关等主要的几个部分组成。

1) 蓄电池：主要是作为UPS电源储存电能的装置，它有若干个电池串联而成，它容量的大小决定了可应急用电时间的长短。它最主要的功能就是可以将电能转化为化学能储存在电池内部，当需要电源故障，又能将电池中的化学能逆变成电能提供给我们的用电设备。

2) 逆变器：通俗来说逆变器就是将直流电转化为交流电的一种装置，它由滤波电路、控制逻辑和逆变桥三部分组成。

3) 整流器：整流器和逆变器相反，是一个将交流电转化为直流电的装置，它主要有两个作用，一是将交流电转化为直流电经过滤波处理后提供给负载设备或是逆变器，还有一个作用就是为蓄电池起到一个充电电压的作用，好比是一台充电器。

4) 静态开关：又称静止开关，属于无触点开关的一种，由两个可控硅方向并联而成，并由逻辑控制器控制它的闭合和断开。分为并机型和转换型两种，并机型开关主要用于并联逆变器和市电电源，或是多台逆变器。而转换器开关主要是用于两路电源的供电，实现从一路到另一路的自动切换。

3. UPS不间断电源原理—工作过程

当市电正常为380/220VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220V或380V交流电压，同时市电经整流后对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载(150%负载)时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载(超过200%额定负载)时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面输入空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。

4. UPS不间断电源原理—工作原理

UPS大致可分成三种：离线式(Off Line)，在线式(On line)和在线交互式(Line interactive)，下面小编逐个讲解各种UPS的工作原理

1) 在线式不间断电源(On-Line UPS)

在线式UPS(On-Line UPS)的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。UPS电源一直使其逆变器处于工作状态，通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。

在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰;在停电时则使用备用直流电源(蓄电池组)给逆变器供电。由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS电源不同于后备式的一大优点是供电持续长，一般为几个小时，也有大到十几个小时的，它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作，比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业，因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。

2) 离线式不间断电源(Off Line UPS)

离线式不间断电源只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电(Normal Mode)，一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务(Battery Mode)，直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。

平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合，比较适合家庭使用。

3) 在线交互式不间断电源(Line interactive UPS)

在线交互式不间断电源基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命。

这是一种智能化的UPS电源，所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作(即整流工作状态)，给电池组充电;在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态，将电池组电能转换为交流电输出，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动式UPS电源的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。

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