一、UPS電源的作用

UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對電源穩定性要求較高的設備，提供不間斷的電源。[1]

UPS是在電網(wǎng)電壓跌落或者中斷時(shí)保證用電設備的持續運行。目前，UPS作為后備電源，在醫院、銀行以及數據管理等領(lǐng)域得到非常廣泛的應用，在電網(wǎng)電壓中斷時(shí)發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用。

當市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時(shí)的UPS就是一臺交流式電穩壓器，同時(shí)它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將電池的直流電能，通過(guò)逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護。如圖1所示。

二、工作原理

典型的UPS系統框圖如圖1所示，它的基本結構是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，以及把直流電再變?yōu)榻涣麟姷哪孀兤?，電池在交流電正常供電時(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時(shí)，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡(jiǎn)圖示意了UPS的各種工作情況(以在線(xiàn)式UPS電源為例)。

（1）市電在UPS所允許的范圍內正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線(xiàn)描繪了電源能量的流向。

（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。

（3）當所帶負載過(guò)大或電源內逆變器出現故障時(shí)，UPS將打開(kāi)旁路由主電源直接供電，如圖4所示。

三、連接方式

（1）單臺UPS電源能夠供給全部負載，連接圖如系統的原理圖，連接方法較簡(jiǎn)單。

（2）總負載功率需要二臺或更多臺UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱(chēng)作并聯(lián)無(wú)備份方式。

（3）二臺或二臺以上UPS電源其總容比負載總容量要多，但該系統比負載總容量必須多一臺UPS電源的容量，任何一臺UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負載，如圖6所示。這種連接方式稱(chēng)作并聯(lián)有備份方式。

（4）整個(gè)UPS電源系統出現故障后，市電將UPS電源脫開(kāi)，直接接通負載，且不影響UPS電源系統的維修，這種線(xiàn)路設計如圖7所示。

當UPS電源系統無(wú)故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)打開(kāi)，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)閉合；當UPS電源系統故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)閉合，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這樣，保證了用電負載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統故障的在線(xiàn)維修。

四、UPS電源的三大作用

1、穩壓

　　UPS具有很好的穩壓功能。高檔的UPS電源，會(huì )將市電穩壓后供應給負載使用，相當于一臺交流市電穩壓器。當市電中斷時(shí)，UPS立即將機內電池的電能，通過(guò)逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以具有穩壓功能。

　　低檔的UPS電源，僅僅將市電直通到負載，沒(méi)有交流穩壓功能。當市電中斷時(shí)，UPS立即將機內電池的電能，通過(guò)逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以對市電沒(méi)有交流穩壓功能，但對逆變交流，具有穩壓功能。

　　UPS電源分為在線(xiàn)式UPS電源和后備式UPS電源，一般家用電腦配備的就是屬于后備式UPS電源的，它屬于備用電源的一種;后備式的是帶穩壓部分的，采用的是繼電器換擋穩壓方式，穩壓效果很差，不能算穩壓器。

2、濾波

　　為了提高離線(xiàn)式UPS的利用率并改善其所在場(chǎng)合的電網(wǎng)電能質(zhì)量,研究了具有有源濾波功能的UPS電源。其本質(zhì)是對離線(xiàn)式UPS的一種改進(jìn),在基本不增加硬件成本的情況下,同時(shí)實(shí)現不間斷供電和有源濾波功能。系統可根據電網(wǎng)狀況,分別工作于A(yíng)PF模式和UPS模式。

　　UPS電源專(zhuān)用濾波器解決UPS電源諧波問(wèn)題。濾除UPS電源產(chǎn)生的諧波,諧波電流畸變率降到5%~10%。UPS電源專(zhuān)用濾波器提高系統可靠性,有效降低重負荷時(shí)負荷率,減小視在電流,抑制諧波畸變,降低暫態(tài)過(guò)電壓,減小電壓電流變化率,保證用電可靠性。

　　UPS電源專(zhuān)用濾波器可以提高UPS節能現象,不僅提高功率因數,減少視在電流,又可以明顯降低高次諧波畸變,減少高次諧波損耗。

3、不間斷供電

　　不間斷電源UPS在斷電之后可以提供一段時(shí)間的電能，在線(xiàn)式UPS不間斷電源的供電來(lái)源，離不開(kāi)蓄電池的支持，如果在線(xiàn)式UPS不間斷電源沒(méi)有蓄電池，UPS不間斷電源相當于一個(gè)穩壓電源，正是因為有了蓄電池，在市電異?；蛘邤嚯姇r(shí)，蓄電池通過(guò)逆變器將化學(xué)能專(zhuān)為交流電能輸送出去給負載提供電源，使得用電設備不受停電的影響繼續正常運行。

　　總的來(lái)說(shuō)，UPS就是為了解決不間斷供電而設置的，UPS的三大基本功能：穩壓，濾波，不間斷。

     在市電供電時(shí)，它是穩壓器和濾波器的作用，以消除或削弱市電的干擾，保證設備正常的工作;

     在市電中斷時(shí)，它又可以通過(guò)把它的直流供電部分提供的直流電轉化為完美的交流電供負載使用，其中由市電供電轉電池供電一般為零時(shí)間切換，這樣就使負載設備在感覺(jué)不到任何變化的同時(shí)保持運行，真正保證了設備的不間斷運行。

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