ups电源工作原理

一、为什么需要 UPS ？

一方面， UPS 不间断电源，顾名思义在市电发生停电时为我们提供一定能力的备用持续供电，使我们的电脑或设备等的工作不致中断。

而人们往往会忽略的是，在为我们提供电力的公共电网中，上面连接着不计其数各式各样的负载，其中的一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获取电能，反过来也会对电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移，恶化电网或局部电网的供电品质。而一些意外的、人为的或自然的情形，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，对于整个电网来说，随时都可能发生或存在，也就会同时危害到电力系统的正常供应，影响电力供应的品质，从而影响到负载的正常工作。

市电供电电源质量一般为：电压波动 ±5% ，频率 50Hz±0.5 Hz 。而通常的情况是，有的地方，有时甚至大部分时间都达不到这个标准，尤其以我国偏远地区为甚。各种来自内部和外部的因素对我们所处的电网形成污染或干扰，有时这种污染甚至十分严重。也就是说，我们的电脑或设备的硬件和信息、资料等，随时都在遭受威胁。造成这些污染和干扰的因素具体分为：

1 ． 电压浪涌：指输出电压有效值高于额定值 110 ％，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。

2 ． 电压尖峰：指二分之一周期至 100ms 期间内，叠加达 6000kV 以上的电压脉冲。这主要由雷电、开关 *** 作、电弧式故障和静电放电等因素造成。

3 ． 电压瞬变：指峰值电压高达 20KV ，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有区别。

4 ． 噪声电压：指射频干扰 (RFI) 和电磁干扰（ EFI ）以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。

5 ． 过压：指超过电网电压正常有效值一定百分比的稳定高电压。一般是由于接线错误，电厂或电站的误调整，附近重型设备关机。对单相电压而言，也可能是由于三相负荷不平衡或者是中线接地不良等原因造成。

6 ． 欠压：指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生原因包括大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。

7 ． 电压下陷：指一个或多个周期电压低于 80%~85% 额定电压有效值。主要由于附近重型设备的启动或者电机类机器启动造成。

8 ． 频率偏移：系指市电频率的变化超过 3Hz 以上。这主要由应急发电

机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。

9 ． 电源中断：电源中断是超过一个周期的无电状态。产生原因有线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。

综上所述，为了保证计算机的正确运行，为了实时控制信号不出现丢失，为了保证设备的安全运行，人们对供电电源质量提出了越来越严格的要求。

二、什么是 UPS ？

我们所说的 UPS 就是不间断电源系统，它是英文 Uninterruptible power supply system 的缩写。

UPS 是伴随计算机和通信设备的诞生而出现的，作为电子信息系统的外围设备 , UPS 是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。

UPS 可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，使计算机等电子信息系统和精密仪器的工作更安全而可靠。被称为 " 计算机的生命线 " ， " 是电脑及其它先进仪器不可缺少的电源保护天使 " 。因此，随着电子信息技术及应用的普及和发展， UPS 在我们的生产、工作和生活中，将占据重要的一面。

三、 UPS 的分类

从运作方式上可分为旋转型 UPS 和静止型 UPS 。旋转式 UPS 由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下，电动机带动飞轮和发电机给负载供电；当断电后，由于飞轮的惯性作用，会继续带动发电机的转子旋转，从而使发电机能持续给负载提供电源（电能 - 动能 - 电能），起到缓冲的作用，同时启动柴（汽）油机。当油机转速与发电机转速相同时，油机离全器与发电机相连，完成从市电到油机的转换。这是 UPS 的较早形式，动态 UPS 具有稳定可靠，维护技术比较简单的优点，但设备庞大笨重，效率低，噪声大。

随着半导体技术的发展， 1960 年以后，采用了大功率逆变技术和强电流电子开关，来实现大功率的电能转换。这种电能转换电路，不论是主电路还是其它控制电路，均采用半导体固定器件，故称为固态不停电电源或静止型不停电电源，简称静态 UPS 。它更能适应于当今电脑网络、医疗器械和精密仪器等的普遍应用中。

通常我们把静态 UPS 依技术和设计架构分为三类：后备式、在线式及在线互动式。依输出波形区分为：方波、正弦波、阶梯波。依容量分为小型 UPS ： 10KV 以下；中型 UPS ： 10KV 以上， 100KV 以下；大型 UPS ： 100KV 以上。依后备时间上则分为标准型和长效型。

后备式（ OFF LINE ） UPS 的含义是指，在外电电网电压正常时， UPS 的任务主要对自身蓄电池进行充电，其输出电压基本就是输入电网的电压。这种 UPS 有一定的转换时间（通常小于 10ms ），不能抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰，输出的电压不是稳压稳频的，最多是进行简单的调压。这种 UPS 线路简单，成本较低。例如力迅 NT 系列后备式 UPS ，虽然在于后备式 UPS 中，已经尽大限度的进行了全范围的，包括低端和高端部分的稳压（值的注意的是，市面上很多后备式 UPS 只有简单的稳压，甚至完全没有稳压功能），但是相对于在线式和在线互动式而言，这种稳压毕竟是简单的，低层次的。

在线式（ ON LINE ） UPS 的含义是指，即使在电网电压正常供电时， UPS 的输出，也是将外来电压经过本身的加工转换后再供给负载，也就是说，即使是在电 网电压正常时，市电也是经过变压器 ->整流滤波 ->逆变器 ->开关 S3 （ S3 闭合， S2 断开） ->输出。这种 UPS 无论在市电正常时将市电隔离，还是供电异常时转由蓄电池供电，逆变器始终处于工作状态，都能供给负载纯净的电源，并保持 0 中断时间。这样负载即使是实时控制信号，也不会因为市电异常而丢失或差错。如力迅 CP 系列，为您提供始终如一的高品质电源供应。

在线互动（ Line-Interactive ） UPS 则是指，在输入市电正常时， UPS 的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出，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 UPS 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，如 Netion 力迅 A-Smart 系列 UPS ，随机带有监控软件，可以方便的上网进行 UPS 的远程控制和智能化管理。

UPS中文名叫不间断电源，主要用来在停电的时候可以为重要的电子设备提供电源，比如电脑，以便做好保存工作，防止重要文件的丢失，是一个应急处理的一个装置。

UPS供电系统在各行业数据中心中起到重要的电源保障作用，要为负载提供不间断的供电，就必须具有电能储存的功能。

蓄电池成为UPS供电系统的重要组成部分，而由于蓄电池本身或者管理上的原因，目前有许多UPS故障是由蓄电池引起。

因此有必要加强对蓄电池特性的了解，正确选配和使用蓄电池，尽可能地延长蓄电池的使用寿命。

同时，如何管理蓄电池成为各个UPS厂家及行业用户重点研究的问题。

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