不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。它主要用于給單臺計算機(jī)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。[2] 

不間斷電源廣泛應(yīng)用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、計算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、應(yīng)急照明系統(tǒng)、鐵路、航運(yùn)、交通、電廠、變電站、核電站、消防安全報警系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、程控交換機(jī)、移動通訊、太陽能儲存能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、控制設(shè)備及其緊急保護(hù)系統(tǒng)、個人計算機(jī)等領(lǐng)域。

系統(tǒng)組成

典型的UPS系統(tǒng)框圖如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)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貯存能量且維持在一個正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。

（1）市電在UPS所允許的范圍內(nèi)正常供電時，如圖2所示，粗線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(dāng)所帶負(fù)載過大或電源內(nèi)逆變器出現(xiàn)故障時，UPS將打開旁路由主電源直接供電，如圖4所示。

連接方式

（1）單臺UPS電源能夠供給全部負(fù)載，連接圖如系統(tǒng)的原理圖，連接方法較簡單。[3] 

（2）總負(fù)載功率需要二臺或更多臺UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作并聯(lián)無備份方式。 [3] 

（3）二臺或二臺以上UPS電源其總?cè)荼蓉?fù)載總?cè)堇镆?，但該系統(tǒng)比負(fù)載總?cè)萘勘仨毝嘁慌_UPS電源的容量，任何一臺UPS電源故障時，其余仍能供給全部負(fù)載，如圖6所示。這種連接方式稱作并聯(lián)有備份方式。 [3] 

（4）整個UPS電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，市電將UPS電源脫開，直接接通負(fù)載，且不影響UPS電源系統(tǒng)的維修，這種線路設(shè)計如圖7所示。 [7] 

當(dāng)UPS電源系統(tǒng)無故障時，維修開關(guān)打開，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)閉合；當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障時，維修開關(guān)閉合，輸入開關(guān)、輸出開關(guān)打開。這樣，保證了用電負(fù)載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統(tǒng)故障的在線維修。

技術(shù)指標(biāo)

新型UPS中的逆變器大多采用了PWM技術(shù)，同時采用了石英晶體振蕩控制逆變器的頻率，通過電壓負(fù)反饋電路確保輸出電壓的穩(wěn)定。它具有開關(guān)電源的一系列優(yōu)點，通過精確調(diào)整脈沖寬度，保證功率穩(wěn)定輸出，同時．開關(guān)電源技術(shù)的應(yīng)用，也使其自身損耗大大降低。主要技術(shù)指標(biāo)如下： 

（1）額定輸出功率和zui大輸出功率； 

（2）切換時間； 

（3）輸出電壓穩(wěn)定度，參考值±0.5%~±2%； 

（4）輸出頻率穩(wěn)定度，參考值±0.01%~±0.5%； 

（5）輸出波形純正(正弦波輸出)，電壓畸變小于1%，不存在潛波失真的問題； 

（6）效率高、損耗低。參考指標(biāo)高于90%； 

（7）無故障工作時間。由于微處理器監(jiān)控技術(shù)和先進(jìn)的IGBT驅(qū)動型SPWM等高技術(shù)的采用，目前的UPS已達(dá)到了極高的可靠性水平，對于大型UPS電源來講，其單機(jī)的年均無故障工作時間(MTBF)已超過20萬小時。如果采用雙總線輸出的多機(jī)“冗余”型UPS供電系統(tǒng)，其MTBF可達(dá)1000萬小時數(shù)量級。 

發(fā)展特點

（1）UPS采用模塊化在線并機(jī)擴(kuò)容功能。目前多數(shù)大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機(jī)功能，UPS內(nèi)部多模塊冗余并聯(lián)運(yùn)行、多臺UPS組成的系統(tǒng)冗余運(yùn)行技術(shù)，在并聯(lián)運(yùn)行中，當(dāng)單一模塊或單機(jī)發(fā)生故障時，其功能則自動轉(zhuǎn)由冗余單元承擔(dān)，大大提高了UPS供電系統(tǒng)的可靠性。 

（2）高效率、高可靠性。提高UPS自身能效，優(yōu)化負(fù)載效率曲線，降低輸入電流諧波，提高功率因數(shù)。

（3）UPS的數(shù)字化、智能化。 

（4） UPS的綠色、節(jié)能、環(huán)保。節(jié)能環(huán)保已成為UPS產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的指導(dǎo)原則。對UPS而言，輸入功率因數(shù)的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對電網(wǎng)影響的程度。 

注意事項

因為其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用須有一套嚴(yán)格、科學(xué)的操作規(guī)程，才能提高工作穩(wěn)定性，減少設(shè)備故障率，真正地做到設(shè)備供電不間斷。 

（1）UPS電源的安裝環(huán)境應(yīng)避免陽光直射，并留有足夠的通風(fēng)空間，保持工作環(huán)境的溫度不高于25℃。如果工作環(huán)境溫度超過25℃，每溫升增加10℃，電池的壽命就會縮短一半左右。 

（2）不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負(fù)載、可控硅橋式整流或半波整流型負(fù)載，此類負(fù)載易造成逆變器末級驅(qū)動晶體管被燒毀。 

（3）嚴(yán)格按照正確的開機(jī)、關(guān)機(jī)順序進(jìn)行操作，避免因負(fù)載突然增加或突然減少時，UPS電源的電壓輸出波動大，從而使UPS電源無法正常工作。 

（4）禁止頻繁地關(guān)閉和開啟UPS電源，一般要求在關(guān)閉UPS電源后，等待30秒鐘后才能開啟UPS電源。因為造成中小型UPS電源高發(fā)故障的原因是：用戶頻繁的開機(jī)或關(guān)機(jī)，UPS電源帶負(fù)載進(jìn)行逆變器供電和旁路供電切換期。 

（5）實踐證明：對于絕大多數(shù)UPS電源而言，將其負(fù)載控制在50%~60%額定輸出功率范圍內(nèi)是zui佳工作方式。禁止超負(fù)載使用，廠家建議：UPS電源的zui大啟動負(fù)載zui好控制在80%之內(nèi)，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時常會擊穿逆變?nèi)龢O管。不宜過度輕載運(yùn)行，這種情況容易因為電池放電電流過小造成電池失效。 

（6）定期對UPS電源進(jìn)行維護(hù)工作：觀察工作指示燈狀態(tài)、除塵，測量蓄電池電壓，更換不合格電池，檢查風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況及檢測調(diào)節(jié)UPS的系統(tǒng)參數(shù)等。 

（7）UPS電源比較適合于帶微電容性負(fù)載，不適合于帶電感性負(fù)載，如空調(diào)、電動機(jī)、電鉆、風(fēng)機(jī)等。如果UPS電源負(fù)載為電阻性或電感性負(fù)載時，必須酌情減小其負(fù)載量以免超載運(yùn)行。