不間斷電源UPS的工作原理

　　按UPS的工作方式來(lái)分，可分為在線（ON－line）式UPS和離線（off－line）式UPS。離線式UPS又稱后各式UPS，它還可分為正弦波輸出、方波輸出、帶穩(wěn)壓的或不帶穩(wěn)壓的。

　?。?）后各式UPS 后各式UPS是指UPS中的逆變器只在市電中斷或欠壓失常狀態(tài)（欠壓值約在170V，即UPS投人電壓）下才工作，向負(fù)載供電，而平時(shí)逆變器不工作，處于各用狀態(tài)。

　　圖1為后各式UPS電能流程圖。市電供電正常時(shí)，市電一方面直接通過(guò)交流旁路支路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，經(jīng)濾波器輸出至負(fù)載；另一方面通過(guò)電源變壓器，經(jīng)整流后變成直流電，再經(jīng)充電回路向蓄電池組充電。當(dāng)市電供電中斷時(shí)，蓄電池儲(chǔ)存的電能通過(guò)逆變器變成交流電，經(jīng)濾波器繼續(xù)向負(fù)載供電。

　　圖1 后備式UPS電能流程圖

　　在后各式UPS中實(shí)際電路也含有各種保護(hù)、告警等控制回路，比較復(fù)雜。

　?。?）在線式UPS 圖2為在線式UPS電能流程圖。市電供電正常時(shí)，市電經(jīng)過(guò)電源變壓器、整流器后，一路經(jīng)逆變器、濾波器輸出至負(fù)載；另一路經(jīng)充電回路向蓄電池組充電。當(dāng)市電中斷，蓄電池組端電壓低于設(shè)定值或逆變器故障時(shí)，市電就通過(guò)旁路支路經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、濾波器向負(fù)載供電。由此可見(jiàn)，不管市電正?；蛑袛?，在線式UPS的逆變器總是在工作。

　　圖2 在線式UPS電能流程圖

　?。?）UPS的主要組成部分 UPS主要由逆變器、蓄電池、整流器／充電器和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等組成。逆變器主要由晶體三極管、變壓器和控制回路等組成，其作用是變直流為交流輸出，它是UPS的核心部分，UPS的技術(shù)性能、質(zhì)量主要取決于它。蓄電池是UPS儲(chǔ)能裝置。UPS中的蓄電池應(yīng)具有良好的大電流放電特性，能經(jīng)得住反復(fù)地充放電，壽命要長(zhǎng)，目前UPS常用的是免維護(hù)密封式鉛酸蓄電池。整流器／充電器是把市電變成直流電，為逆變器和蓄電池提供電能的裝置。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（靜態(tài)開(kāi)關(guān)）的作用是通過(guò)瞬時(shí)的高速檢測(cè)回路，當(dāng)市電有干擾或出現(xiàn)大的浪涌時(shí)，把UPS迅速轉(zhuǎn)到旁路輸出，以保護(hù)UPS；它的第二個(gè)作用是提供維修通道。對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)要求切換時(shí)間快、過(guò)載能力大。

　?。?）各類UPS的特點(diǎn)

　?、僭诰€式UPS的特點(diǎn)。

　　a．在線式UPS都為正弦波輸出，其最顯著的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的真正不間斷供電。

　　b．在線式UPS實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的抗干擾供電。因?yàn)樵诰€式UPS無(wú)論由市電或蓄電池對(duì)負(fù)載供電，都要通過(guò)逆變器進(jìn)行，這就可能從根本上消除來(lái)自市電電網(wǎng)上的所有電壓波動(dòng)和電干擾對(duì)負(fù)載的影響，UPS始終向負(fù)載提供一個(gè)穩(wěn)壓穩(wěn)頻的高質(zhì)量交流電源。而且，在線式UPS的正弦失真系數(shù)最小。

　　c．與后各式UPS相比，在線式UPS具有優(yōu)良的瞬時(shí)特性時(shí)，它在100％負(fù)載加載或減載時(shí)，其輸出電壓的變化小于4％，時(shí)間約10～40ms。

　　d．在線式UPS具有較高的工作可靠性。

　?、诤髠涫秸也ㄝ敵龅腢PS的特點(diǎn)。

　　a．一般后各式正弦波輸出的UPS電路中均采用抗干擾式分級(jí)調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)，當(dāng)市電在180～250V的范圍內(nèi)時(shí)，能輸出一個(gè)具有抗干擾的穩(wěn)壓的正弦波電壓。

　　b．切換時(shí)間較短，約4ms，最短2ms。

　　c．其輸出端的零線和火線是固定的，這是因?yàn)閁PS中市電供電或逆變器對(duì)負(fù)載供電都是由同一電源變壓器來(lái)完成。所以用戶在連接這種UPS時(shí)，應(yīng)符合廠家的規(guī)定。后各式正弦波輸出的UPS都有零、火線判錯(cuò)電路，一旦發(fā)現(xiàn)輸人端零、火線與UPS要求的不一致，UPS會(huì)自動(dòng)保護(hù)，沒(méi)有輸出。還需指出的是，后各式UPS中220V輸人的零線就是UPS控制線路的地線。

　　③后各式方波輸出的UPS的特點(diǎn)。

　　a．與后各式正弦波輸出的UPS一樣，該線路中采用抗干擾式分級(jí)調(diào)壓穩(wěn)壓技術(shù)，當(dāng)市電在180～250V之間變化時(shí)，它的穩(wěn)壓精度在5％～10％；市電中斷時(shí)，逆變器對(duì)負(fù)載提供∵個(gè)穩(wěn)定度在±5％、無(wú)干擾的方波電源。

　　b．方波輸出的后備式UPS的控制線路中未采用與市電同步的技術(shù)，其切換時(shí)間相應(yīng)比正弦波輸出的后各式UPS要長(zhǎng)一些，約4～9ms。

　　c．與后各式正弦波輸出的UPS一樣，它的輸出端零、火線是固定的。使用時(shí)，交流輸入端的極性應(yīng)符合出廠規(guī)定。

　　d．不能接像日光燈那類性質(zhì)的負(fù)載，否則會(huì)達(dá)不到機(jī)器的出廠指標(biāo)，或損壞UPS本身。并且，它不能進(jìn)行頻繁的關(guān)閉和啟動(dòng)。UPS關(guān)機(jī)后，如立即再啟動(dòng)，它就不能正常工作，此時(shí)無(wú)電壓輸出且蜂鳴器長(zhǎng)鳴，稱為啟動(dòng)失敗。所以，關(guān)機(jī)后，如需重新開(kāi)機(jī)，要等6s以上時(shí)間。