不间断电源(UPS)的功能、原理、及维护

时间: 2024-06-04 01:52:45 |   作者: 安博体育平台app

  当外电正常时，外电经EMC滤波和抗浪涌无源滤波器后送给负载，同时充电器给蓄电池充电。市电中断后，逆变器启动，将蓄电池的直流电压转换为交流电压（即DC/AC变换）并送给负载。转换时间由继电器的机械跳动时间和逆变器的启动时间决定，一般要求在10ms以内。这种UPS的特点是线路简单，价格实惠公道，但由于存在切换时间，输出容易受外电波动的影响，供电质量不高，用电重要设备不宜采用。

  我台许多的重要用电设备，如音频调度设备、控制桌设备，台站通信设施，网络设备、配电二次回路设备等对供电质量发展要求很高，不仅要求不停电，还要求电压和频率稳定且波形完好，因此不间断电源（UPS）成为我台安全播音的重要设备，所以我们不但要了解UPS，更重要的是维护好。

  这种UPS的特点是线路复杂，保护功能和扩展功能较强，允许的外电电压和频率的范围较宽，看以使用户得到满足的较高的要求，当然价格较高。

  在线式UPS由整流器滤波电路、逆变器、输出变压器及滤波器、静态开关、充电电路、蓄电池组和控制监测、显示告警及保护电路组成，如图4所示。在线式UPS的输出电压波形通常为标准的正玄波。

  在线式UPS中，无论外电是不是正常，都有逆变器供电，所以外电故障瞬间，UPS的输出都不会间断。另外，由于在线式UPS加有输入EMC滤波器和输出滤波器，所以来自电网的干扰能得到很大的衰减；同时因逆变器具有很强的稳压功能，所以在线式UPS能给负载提供干扰小、稳压精度高的电压。因此，在线式不间断电源输出的是与外电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全有效的工作。

  后备式UPS原理框图如图5所示，后备式UPS与在线式UPS的差别是：没有输入整流滤波器，逆变器只由蓄电池供电，外电正常时，逆变器不工作。输出没有滤波器，输出电压波形一般为方波。外电正常时输出变压器起交流稳压的作用。

  （1）外电正常时，UPS工作于外电旁路状态，转换开关切换到外电输入端，输入外电经转换开关接至输出变压器，然后共给负载。外电变化时，通过继电器改变变压器的接点，可稳定输出电压。

  这种UPS在外电正常时，输交流电先经EMC输入滤波器滤掉外电中的干扰，再经整流滤波后，给电池组充电，同时也给逆变器供电。逆变器输出稳压稳频的交流电供给负载。外电不正常或中断时，逆变器将蓄电池提供的直流电压变换成交流电压供给负载，实现不间断供电。当逆变器输出过压、过流或UPS发生故障时，能自动关闭，并通过静态开关不间断地转换至外电供电。

  在UPS中，交流输入电压经整流后，输入逆变器，逆变器对负载供电，如图2所示，这样可将电网电压瞬时间断、电压波动、频率波动等电网干扰与负载隔离：这样既可使负载不受电网干扰和突然断电的影响，又可使电网中干扰的不影响负载。

  通过UPS，可以将输入电压变换成需要的电压，如输入380V输出可变成220V、380V、400V、415V；输入220V输出可变成220V、230V、240V。

  外电正常时，输入电压经整流器滤波电路后，给逆变器供电，逆变器输出经过输出变压器和输出滤波器电路将SPWM波形变换成纯正玄波。同时，整流电压经充电器给蓄电池补充能量。在这种工作状态下，外电经整流滤波器、逆变器及静态开关给负载供电，并由逆变器完成稳压和频率监测功能。

  当外电出现中断、电压过低或过高时，UPS工作在后备状态，逆变器将蓄电池的电压转换成交流电压，并通过静态开关输出到负载。

  （2）外电出现中断、电压过高或过低时，UPS工作与后备状态。检测控制电路监测到外电故障后，启动逆变器并将转换开关切换至逆变器端，由蓄电池经逆变器给负载供电，逆变器输出波形为方波。负载变化时，逆变器通过改变输出方波的宽度实现稳压。

  在后备式UPS中，外电正常时逆变器不工作，只有外电发生故障时，逆变器才启动。由于作为转换开关的继电器，需要一定的动作过程，因此转换需一段时间，一般为3～10ms。另外，后备式UPS是通过调节变压器的变化来实现稳压的，所以输出电压稳定度也比在线、频率变换功能

  通过UPS，可以将输入频率变换成需要的频率，如输入50HZ输出可变成50HZ、60HZ、400HZ。

  UPS后备功能如图3所示。UPS中的蓄电池，贮存一定的能量，当电网断电时蓄电池通过逆变器可持续供电。后备时间能为5、10、15、30、90min甚至更长。

  【摘要】本文详细的介绍了不间断电源UPS的分类、原理、功能、组成需要注意的几点及简单的维护。

  UPS不间断电源的工作原理UPS（UNINTERRUPTEDPOWER SUPPLY）电源包括两部分，主机和蓄电池；按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式不间断电源在交流市电正常输入电源由整流逆变器转换为直流电源，逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电通过输出配电模块。

  外电正常但逆变器发生故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态。静态开关切换到外电端，外电直接给负载供电。如果静态开关的转换因逆变器故障引起，UPS将发出报警信号；如果因过载引起静态开关转换，过载消失后，静态开关将重新切换到逆变器端。

  控制监测、显示告警及保护电路提供逆变器、充电、静态开关转换所需的控制信号，显示各自的工作状态。UPS出现过压、过流、短路、过热时，及时报警并同时提供对应的保护。

  三端口UPS其实就是一种铁磁谐振稳压变压器。铁心上有三个绕组：外电绕组，双向变换器绕组，输出绕组，核心部分是双向逆变器（整流逆变器）。当外电正常时，双向变换器起整流作用，保持负载的不间断用电并给蓄电池充电。当外电中断时，双向逆变器其逆变作用，将电池的直流电压转换成50HZ的交流电。这种UPS长时间后备供电不足，且输入电压范围较窄，受到一点限制我台很少采用。