UPS电源基本知识

一、UPS的功能

UPS是不间断电源英文名称的缩写，是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分、具有稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压峰谷浪涌等功能的用电设备电源保护系统。其主要功能是在正常、异常和供电中断的情况下，向重要用电设备及系统提供安全可靠、稳定不间断，不受倒闸操作影响的交流电源。

二、UPS的分类

1、按工作方式分类

UPS按工作方式可分为后备式、在线式和在线互动式三大类。

1）后备式

后备式UPS在市电正常时，直接由市电向负载供电，当市电超出其工作范围或停电时，通过转换开关转换为电池逆变供电。其特点是结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，输出电压稳定精度差，有切换时间，且输出波形一般为方波。

2）在线式

在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电；在市电异常时，逆变器由电池提供能量，逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。其特点是有极宽的输入电压范围，无切换时间，且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求高的场合，但成本较高。

3）在线互动式

在线互动式UPS在市电正常时，直接由市电向负载供电；当市电电压偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出；当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小，但同样存在切换时间。

2、按容量大小分类

1）小容量：3kVA以下。

2）中小容量：3～10kVA。

3）中大容量：10kVA。

3、按输入/输出方式分类

1）单相输入/单相输出；

2）三相输入/单相输出；

3）三相输入/三相输出。

三、UPS的组成部分

UPS由整流器、逆变器、隔离变压器、静态开关、手动旁路开关等设备组成。

1、整流装置

整流器又称充电器，接线方式有三相全控桥式整流和三相半控桥式整流。

1）输入变压器

用来改变交流电源输入电压的大小，给整流器一个合适的电压值。

2）整流器

有三个二极管和三个可控硅组成三相全波半控桥式整流电路，调整导通角和通电时间可得到理想的直流输出电压。

3）输出过滤器

由一个电感线圈和一组电容组成的L型过滤器，用来减小整流器输出的波纹系数。

4）控制板

通过比较给定值，调整可控硅的导通角，使整流器输出电压正常。

2、逆变器

1）输入回路

提供稳定的直流电源。

2）功率开关

其交替反极性导通将直流电源转换成功率很大的方波。

3）振荡器

是逆变器的核心，发出一定频率的导通脉冲去控制功率开关电路。

4）输出回路

由恒压变压器及滤波电容组成，其作用是滤去功率开关输出方波中的高次谐波，使输出波形近似于正弦波并保持输出电压的恒定。

四、UPS的运行方式

UPS系统为单相两线制系统，输入电源为三相交流或直流，输出电源为单相交流。

1、正常运行方式

市电正常时，市电经滤波回路转换为直流电，对电池充电以备电力中断时使用。后备式和在线互动式直接由市电向负载供电，在线式则是经整流回路转换为直流电作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力为负载使用；当市电电压过低或过高、瞬间突变等影响设备正常运转时，在线互动式通过UPS内部稳压线路稳压后输出。

2、电池工作方式  

市电发生异常或停电时，逆变器将储存于电池中的直流电转换为交流电，持续提供电力供给负载继续使用，达到不断电的功能。

3、旁路运行方式

在线式UPS超载、旁路命令、逆变器过热或机器故障时，UPS一般将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。

4、旁路维护方式

UPS检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电；检修完成后，重新启动UPS， UPS转为正常运行。

五、在线式UPS工作原理

在线式UPS在正常工作状态下，由厂用电源输入交流，经整流器整流滤波为直流再送入逆变器，变为稳频稳压的工频电流，经静态开关向负荷供电。当UPS交流输入电源因故中断或整流器发生故障时，逆变器由蓄电池组供电，仍可做到毫无间断地继续向负荷提供优质可靠的交流电。如果逆变器发生故障，还可自动切换至旁路备用电源供电。当负载启动电流太大，UPS也可自动切换至旁路电源供电，启动过程结束后再自动恢复由UPS供电。

如下图，供电电源为三路，其中两路交流电源来自厂用保安段，这两路电源可经静态开关自动切换，或经手动旁路开关手动切换。第三路来自直流屏，用蓄电池组供电，经隔离二极管到逆变器，三路电源配合使用。

六、UPS的操作顺序

1、UPS系统投入运行前的检查

1）检查盘内清洁无杂物，绝缘符合要求；

2）检查系统接线相序、极性正确，接头无松动；

3）检查整流器电源输入电压正常；

4）检查旁路调压器升降调节灵活；

5）检查各元件完好，开关均在断开位置。

2、UPS系统投入运行的操作

1）合上系统控制、保护及信号电源小开关（或熔断器）。

2）合上正常输入工作电源开关，装上电源熔断器。

3）按下整流器充电按钮，充电器投入指示灯亮。

4）合上蓄电池组开关，装上直流电源熔断器，对应指示灯亮。

5）按下逆变器运行按钮，灯亮、大约十秒后向负荷供电。

6）合上系统备用电源开关，装上备用电源熔断器，调整输出电压为规定值。

7）检查满足静态开关切换条件（旁路电源同逆变器输出的频率和相位相同）的同步指示灯亮。

8）检查UPS运行符合所需运行方式，各信号灯指示正确。

3、UPS系统退出运行的操作

1）断开备用电源刀开关，取下备用电源熔断器。

2）按下逆变器停止与复归按钮，全部报警器复位。

3）断开直流电源刀开关，取下直流电源熔断器。

4）按下充电器停止按钮，使充电器关机。

5）断开正常交流工作电源进线刀开关，取下电源熔断器。

6）将手动旁路开关切换至旁路位置。

7）全面检查，灯光熄灭，电源均断开。

4、UPS系统切换至旁路的操作

1）检查旁路工作正常，处于备用状态。

2）合上手动旁路开关，转入备用电源供电。

3）约八秒后系统切至旁路运行。

4）检查灯光指示正确，输出电压正常。

5）断开正常交流工作电源进线开关，各信号灯指示正确。

七、UPS的日常维护

1、UPS在正常使用情况下，主机的维护工作主要是防尘和定期除尘。在除尘时应检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

2、平时每组电池中应有几块电池做标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。

3、当UPS系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS系统、是主机还是电池组。

4、对主机出现击穿、烧断保