作者： 发布日期：2017-02-23 09:19 信息来源：http://www.nh01.cn/
UPS(Uninterruptible Power System)不间断电源是一种集数字和模拟电路、电力电
子技术、微处理器控制、计算机通信、高精度检测技术和自动控制原理为一体的电子电
源设备。
由于供电网络和负载的复杂性以及自然界雷击、地电等的影响,供给负载的交流电并
不是稳定的标准的正弦波,会出现各种不良现象,专家们将这些市电问题分类如下:
1. 持续的高压或低压(由电力变压器的调节能力差引起,负载重时,电压降低;负载轻
时,电压升高);
2. 浪涌(大型负载设备关断或雷击引起):电压高于110%额定值,持续一个或多个周波
3. 高压尖脉冲(由闪电、电子开关的工作、电焊设备、静电放电等引起):电压峰值
高达6000V,持续时间一般为0.5～5个周波;
4. 高压瞬态(由雷电、电子开关的工作、电焊设备、静电放电等引起):电压峰值高
达20000V,持续时间为0.5～5个周波;
5. 电子干扰(由电动机、继电器、广播设备、无线通信设备、微波通信设备、电焊
机等产生的RFI,EMI);
6. 下陷(大型负载设备的突然启动、电网切换):电压低于80%-85%额定值,持续一个
或多个周波;
7. 频率漂移(柴油发电机供电,小水力发电机组);
8. 断电(空气开关跳闸,电子配电盘故障):零电压持续2个周波以上。
对于精密负载设备来讲,如金融系统的计算机网络、证券公司的交易计算机、微波通
信设备、地面卫星站、卫星发射中心、医疗仪器、工业控制仪器仪表(DCS系统)、国防军
事基地等,上述市电问题会引起数据丢失或错误、设备损坏或失控死机、停止工作等,影
响用户的正常工作,造成经济损失或重大事故。如何解决这些市电问题,给负载提供连续
的、稳定的、纯净的交流正弦波电源正是UPS不间断电源的责任所在。但是并非所有的U
PS电源都能解决这些市电问题并提供优良的交流电给负载设备。
UPS电源的分类
自从第一台采用电子调节技术的不间断交流稳压电源问世以来,经过几十年不断的努
力与改进,不间断电源技术(UPS)走过了快速发展的历程,主要产生了如下几种不同技术的
产品:普通后备式UPS电源,铁磁共振式UPS电源,线路交互式UPS电源,三端口式和真在线式
UPS电源。
按照在正常情况下是由逆变器给负载供电还是市电给负载供电,我们将UPS电源分成
后备式和在线式两种技术,普通后备式、铁磁共振式、线路交互式均属于后备式技术,三
端口和真在线式属于在线式技术。
通过下面的分析,我们可以发现,只有真在线式UPS电源才能真正解决所有上述市电问
题,而其他技术的UPS电源均有一定的局限性。
下面是这几种UPS电源的结构框图:
@@0712700.JPG;图1 普通后备式@@
@@0712701.JPG;图2 铁磁共振式@@
@@0712702.JPG;图3 线路交互式@@
@@0712703.JPG;图4 在线式(双交换)@@
代表产品
后备式UPS电源以山特公司的K系列UPS电源为代表,功率为500VA、750VA、1000VA、
1050VA,产地中国广东,主要用于普通的个人计算机,价格便宜。
在中国市场上,采用后备式技术的UPS电源其最大功率不超过2000VA,其内部结构如上
图所示,当市电(或发电机)的电压和频率满足UPS电源的输入要求时,UPS电源将市电通过
一个自藕变压器进行必要的电压调节后输出给负载。当输入电压和频率不满足要求时,一
个简单的逆变器将电池的直流电逆变成交流方波给负载使用。
从上面的普通后备式UPS电源的工作原理我们可以看到,在大部分供电时间内,负载所
使用的电源就是市电(或经过调压器简单调压过的市电),负载还是会承受从市电网路进来
的浪涌、尖脉冲、干扰、频率漂移等不良影响。显然,这时的UPS电源实质上是一台稳压
器,只能对市电的高低压问题有所改善,而不能解决大部分市电问题,是一种价格便宜,技
术含量较低的UPS电源,适合不太重要的单台PC机使用。
线路交互式UPS电源以美国APC公司的Smart-ups为代表,功率有600VA、900VA、1250
VA、2000VA,主要用于小型的计算机网络和服务器系统。在中国市场上,采用线路交互式
技术的UPS电源其最大功率不超过5000VA。其内部结构如上所示,当输入市电的电压和频
率满足UPS电源的要求时,UPS电源将市电通过带抽头的隔离变压器进行升压或降压处理,
同时还加入了浪涌抑制环节,隔离变压器的原边有两个绕组,一个绕组接市电,一个绕组接
逆变器(双向变换器,可反过来作充电器使用),在正常市电输入的情况下,逆变器反向工作
将绕组中感应的交流电变成直流电给电池充电,当市电输入不符合要求时,逆变器正向工
作将电池直流电逆变成正弦波交流电给负载使用。
铁磁共振式UPS电源以美国BEST公司的Ferrups为代表,基本工作原理和上述两种UPS
电源差不多,只是通过特殊的铁磁变压器对市电进行稳压,而不是通过调压器和改变抽头
,在此不多述。
通过上面分析我们发现,普通后备式、线路交互式、铁磁共振式UPS电源的工作方式
其实质上均属于后备式,即大部分时间负载是由市电直接供电的,或仅仅是将市电简单调
压滤波之后送给负载使用,只有当市电电压频率超限或断电由电池供电时,逆变器才发挥
作用,将电池的直流电逆变成交流电供负载使用,而且这种逆变器大多比较简单,输出的交
流电为方波或梯形波,少数为正弦波。这三种UPS电源的输出电压变化范围大,频率随输入
市电而变化,调节能力有限,不能解决所有的市电问题,精密的计算机负载在大部分时间将
不得不面对市电过来的各种干扰,工作在一个电压和频率波动范围较大,干扰及谐波较多
的环境下。从价格来讲,线路交互式,铁磁共振式UPS电源比普通后备式要贵一些。
三端口式UPS电源以美国DELTEC(美国爱克赛公司旗下的子公司)2000系列为代表,其
结构图与线路交互式UPS电源极其相似,但工作原理有所不同,主要区别在于,当输入市电
的电压和频率符合要求时,主供电回路和逆变器同时都在工作。逆变器对输出的交流波形
起补偿作用,市电波形和逆变器波形耦合叠加使输出的交流正弦波在波形和幅值方面都保
持较高的精度,在整个供电过程中,逆变器一直在工作,参与输出波形的控制,使负载能得
到较稳定和纯净的交流电。
