13.3.1  UPS设备概述 

随着计算机的普及信息处理技术的不断发展，当今在通讯系统，信息处理系统，自动控制系统，交通管理系统，医用控制系统及航空航天、气象金融等。许多部门都已普及应用了计算机。为了保证计算机的正确、安全运行，我们对供电电源提出了越来越严格的要求，而UPS就是针对这一要求而设计发展普及起来的一种供电系统（Uninterruptible  Power  System）称为“不间断电源系统”或“不停电供电系统”简称UPS。现在不间断电源，在计算机的外围设备中已经从一个不是很受重视的角色迅速演变成为互联网的关键设备及电子商务的保卫者。UPS作为信息社会的基石，已开始了它新的历史使命，随着国际互联网时代的到来，对电力供电质量提出了越来越高的要求，无论是整个网络的设备还是数据传输途径给以端到端的全面保护，都要求配备高质量的不间断电源。 

当市电供电出现以下供电质量问题时：（1）电涌。（2）高压尖峰。（3）暂态过压。（4）电压下陷。（5）线路燥声。（6）频率偏移。（7）持续低压。（8）市电中断。UPS将确保输出以稳定、纯净，不间断的正弦波交流电压，从而使微机系统正常工作。  

13.3.2  UPS基本分类及技术特点 

 

为解决电网存在一质量问题，人们研制出不同类型的UPS。尽管UPS可按不同方式分类，但从UPS的电路结构和不间断的供电的方式来看，主要有以下四大类： 

一．后备式。  二．在线互动式。三．双变换在线式。四．双变换电压补偿在线式（略）。 

 

1、后备式（图13-7）

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 图13-7  后备式  

它是静止式UPS的初形式，应用广泛，技术成熟，一般只用于小功率范围。电路简单，价格低廉。  

功能部件 

（1）充电器：市电存在时，通过整流对蓄电池进行浮充充电；如果要求长延时，除了增加蓄电池容量之外，还需相应地加强充电能力和逆变器的散热措施。

2）逆变器：市电存在时，逆变器不工作，也不输出功率，当市电掉电时，则由逆变器向负载供电，电压波形有方波、准方波、正弦波等。 

（3）输出转换开关：市电存在时，接通市电向负载供电；市电掉电时，断开市电通路，接通逆变器，继续向负载供电。 

（4）自动稳压：市电存在时，可粗略稳压及吸收部分电网干扰。 性能特点 

当市电存在时市电利用率高，可达成98%以上。 输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质。 

输出能力强，对负载电流小组峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限制。 

输出电压稳定度、均差，但能满足一般要求。 当市电掉电时转换时间一般为4-10ms。 

输出转换开关受切换电流能力和动作时间限制，一般后备式UPS多在2kVA以下。  

2、 在线互动式（图13-8） 

 

“在线”在含义是逆变器工作，但不输出功率，处于热备份状态，同时兼顾对蓄电池充电，增大了UPS在市电正常时的功率容量，并且减少了市电掉电时的转奂时间，提高了输出电压的滤波作用，它属于并联功率调整方式，输出功率多在5kVA以下。 功能部件

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图13-8 在线互动式 

 

输入开关：市电掉电时，自动断开输入开关，防止敦变器向电网反馈电。 自动稳压器：市电存在时，可粗略稳压及吸收部分电网干扰。 

逆变器：此敦变器具有双向变换功能，当市电存在时为整流器，给蓄电池浮置充电；当市电掉电时为逆变器，由电池供电，保持UPS继续输出供电。  

性能特点 

（1）当市电存在时 

市电利用率高，可达成98%以上。 

输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质。 输出能力强，对负载电流波峰因数、浪涌系数、输出功率因数、过载等没有严格的限制。 输出电压稳定度、均差，但满足一般要求。 

变换器直接接在输出端，并处于热备份状态，对输出电压尖峰干扰有抑制作用。

（2）当市电掉电时 

因为输入开关存在断开时间，致使UPS输出仍有转换时间，但比后备式要小得多。 电路简单、成本低、市电供电时可靠性高。 变换器同时具有充电功能，且其充电能力很强。 如在输入开关与自动稳压器之间串接一电感，当市电掉电时，逆变器可立即向负载供电，可避免输入开关未断开时，逆变器反馈到电网而出现短路的危险。 

这样可使在线互动式的转换时间减少到零，并增加抗干扰能力，但却降低了UPS的输出功率因数。 

3、双变换在线式（图13-9）

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 图13-9  双变换在线式 

 

传统双变换在线式，特别是大功率UPS，目前扔多采用这种电路结构，它属于串联功率传输方式。 

 

功能部件 

（1）整流器：当市电存在时，实现DC—AC转换功能，一方面向DC—AC逆变器提供能量，同时还向蓄电池充电。该整流器多为可控硅整流器，但也有IGBT-PWM-DSP高频变换新一代整流器。 

（2）逆变器：完成DC—AC转换功能，向输出端提供高质量电能，无论由市电供电或转由电池供电，其转换时间为零。 

（3）静态开关：当逆变器过载或发生故障时，逆变器停止输出，静态开关自动转换，由市电直接向负载供电。静态开半为智能型大功率无触点开关，转换时间可认为零。 性能特点 

不管有无市电，负载的全部功率都由逆变器提供，保证高质量的电力输出。 市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间。 

由于全部负载功率都由逆变器负担，因而UPS的输出能力不理想，对负载提出限制条件，如负载电流峰值因数，过载能力，输出功率因数等。     对可控整流器还存在输入功率因数低，无功损耗大，输入谐和波电流对电网产生极大的污染等缺点。当然，若使用IGBT-PWM-DSP整流技术或功率因数校正技术，可把输入功率提高到接近1，输入谐波电流也将降到〈3% 以下。但12脉冲整流只能将输入功率因数做到0.95左右。 

在市电存在时，串联式的两个变换都承担100%的负载功率，所以UPS整机效率较低。