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2022-01-18 06:07:32
UPS不間斷電源原理
2022-01-18 06:07:32 來源: 電子產品世界
導讀：在互聯網如此發達的今天,提起UPS大家第一個想到的估計是快遞,然而學電子同學的都知道UPS是不間斷電源的意。所謂不間斷，是指在市電品質超出用電設備的范圍后(電壓過高、過低或停電，頻率嚴重超高或超低)，設備仍然可以從UPS獲得高品質電源。其主要運用在不能停電的場合，如金融系統、證券、電信、廣電，鐵路，醫院，化工等等行業。今天小編帶大家了解一下UPS的那些功能、結構、原理等基礎知識。。。
1. UPS不間斷電源原理—簡介
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)電源也稱不間斷電源，一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。從嚴格意義上講，UPS不是一種電源，它不是依靠能量形式的轉換來提供電能，它只是提供一種兩路電源之間無間斷相互切換的機會，這才是UPS的主要設計思想。
顧名思義UPS電源，它就是一臺這樣的機器，當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電;當市電中斷( 事故停電 )時, UPS 立即將機內電池的電能,通過逆變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。
總結：UPS在計算機系統和網絡應用中的主要作用有兩個：一是應急使用，就是防止突然斷電，影響用電設備的正常工作，以及給計算機造成傷害。第二個作用是可以凈化電源，消除掉市電上的電涌、電磁干擾、瞬時的高低電壓、電線噪聲、或是頻率偏移等“電源污染”，改善我們的用電質量，為我們的計算機系統以及精密用電設備提供高質量的電源。
2. UPS不間斷電源原理—組成
從構造上來說，UPS電源主要可以由蓄電池、逆變器、整流器和靜態開關等主要的幾個部分組成。
1) 蓄電池：主要是作為UPS電源儲存電能的裝置，它有若干個電池串聯而成，它容量的大小決定了可應急用電時間的長短。它最主要的功能就是可以將電能轉化為化學能儲存在電池內部，當需要電源故障，又能將電池中的化學能逆變成電能提供給我們的用電設備。
2) 逆變器：通俗來說逆變器就是將直流電轉化為交流電的一種裝置，它由濾波電路、控制邏輯和逆變橋三部分組成。
3) 整流器：整流器和逆變器相反，是一個將交流電轉化為直流電的裝置，它主要有兩個作用，一是將交流電轉化為直流電經過濾波處理后提供給負載設備或是逆變器，還有一個作用就是為蓄電池起到一個充電電壓的作用，好比是一臺充電器。
4) 靜態開關：又稱靜止開關，屬于無觸點開關的一種，由兩個可控硅方向并聯而成，并由邏輯控制器控制它的閉合和斷開。分為并機型和轉換型兩種，并機型開關主要用于并聯逆變器和市電電源，或是多臺逆變器。而轉換器開關主要是用于兩路電源的供電，實現從一路到另一路的自動切換。
3. UPS不間斷電源原理—工作過程
當市電正常為380/220VAC時，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220V或380V交流電壓，同時市電經整流后對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載(150%負載)時，跳到旁路狀態，并在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載(超過200%額定負載)時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。
4. UPS不間斷電源原理—工作原理
UPS大致可分成三種：離線式(Off Line)，在線式(On line)和在線交互式(Line interactive)，下面小編逐個講解各種UPS的工作原理
1) 在線式不間斷電源(On-Line UPS)
在線式UPS(On-Line UPS)的運作模式為“市電和用電設備是隔離的，市電不會直接供電給用電設備”，而是到了UPS就被轉換成直流電，再兵分兩路，一路為電池充電，另一路則轉回交流電，供電給用電設備，市電供電品質不穩或停電時，電池從充電轉為供電，直到市電恢復正常才轉回充電，“UPS在用電的整個過程是全程介入的”。UPS電源一直使其逆變器處于工作狀態，通過電路將外部交流電轉變為直流電，再通過高質量的逆變器將直流電轉換為高質量的正弦波交流電輸出給計算機。
在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩壓及防止電波干擾;在停電時則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UPS電源不同于后備式的一大優點是供電持續長，一般為幾個小時，也有大到十幾個小時的，它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫療、工業控制等行業，因為這些領域的電腦一般不允許出現停電現象。
2) 離線式不間斷電源(Off Line UPS)
離線式不間斷電源只是“備援”性質的UPS，市電直接供電給用電設備也為電池充電(Normal Mode)，一旦市電供電品質不穩或停電了，市電的回路會自動切斷，電池的直流電會被轉換成交流電接手供電的任務(Battery Mode)，直到市電恢復正常，“UPS只有在市電停電了才會介入供電”，不過從直流電轉換的交流電是方波，只限于供電給電容型負載，如電腦和監視器。
平時處于蓄電池充電狀態，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態，將電池提供的直流電轉變為穩定的交流電輸出，因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優點是：運行效率高、噪音低、價格相對便宜，主要適用于市電波動不大，對供電質量要求不高的場合，比較適合家庭使用。
3) 在線交互式不間斷電源(Line interactive UPS)
在線交互式不間斷電源基本運作方式和離線式一樣，不同之處在于線上交錯式雖不像在線式全程介入供電，但隨時都在監視市電的供電狀況，本身具備升壓和減壓補償電路，在市電的供電狀況不理想時，即時校正，減少不必要的“Battery Mode”切換，延長電池壽命。
這是一種智能化的UPS電源，所謂在線互動式UPS，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作(即整流工作狀態)，給電池組充電;在市電異常時逆變器立刻轉為逆變工作狀態，將電池組電能轉換為交流電輸出，因此在線互動式UPS也有轉換時間。同后備式UPS相比，在線互動式UPS電源的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優點是具有較強的軟件功能，可以方便地上網，進行UPS的遠程控制和智能化管理。
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1.UPS電源是什么
2.UPS(不間斷電源)設計思路及方案匯總
3.UPS不間斷電源故障診斷實例及解決辦法
關鍵詞： UPS UPS不間斷電源原理
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