UPS的原理与应用

市电或燃油发电机UPS主机蓄电池用户设备UPS的原理与应用为什么用UPS？－电网问题纯净稳定的正弦波市电停电“切换瞬变”尖峰“振铃式”瞬态干扰电压下陷电压上涌“换相失真”干扰高频噪音干扰频率不稳电网问题引发原因现象市电断电停电、空气开关跳闸零电压持续2个周波以上电压浪涌大型设备关闭或雷击引起电压高于110%额定值，持续一个或多个周波波形下陷大型设备突然启动、电网切换电压低于80-85%额定值，持续一个或多个周波瞬态尖峰\高压闪电、电子开关工作，电焊电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备频率漂移小水电，发电机一、UPS的基本原理

当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给终端设备使用，此时UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向自己的内置电池充电；当市电中断时,UPS立即将内置电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载的软、硬件系统不受损坏。

二、UPS的分类按输出功率不同，UPS分为：

小功率（<6kVA）中小功率（6至20kVA）中大功率（20至60kVA）大功率（>60kVA）按供电体系不同，UPS分为：单相输入单相输出UPS三相输入单相输出UPS三相输入三相输出UPS按有无隔离变压器，UPS分为：高频UPS（无内置隔离变压器）工频UPS（有内置隔离变压器）二、UPS的分类按电池位置不同，UPS分为：电池内置式UPS（标准机型）电池外置式UPS（长延时机型）按多机运行方式不同，UPS分为：简单串联热备份UPS交替串联热备份UPS并联冗余UPS按工作原理不同，UPS分为：后备式UPS互动式UPS在线式UPS1、后备式UPS的原理市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍加稳压处理的“低质量”交流电，逆变器不工作，蓄电池由独立的充电器充电。当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。充电器逆变器市电

负载

电池组2、互动式UPS的原理在线互动UPS与后备式相比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压。市电150-264V负载双向变换器电池组市电正常/整流停电/逆变264-276V150-175V3、在线式UPS的原理不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。3、在线式UPS的原理1、后备式UPS主要是用来给单台PC机提供电源保护，具有体积小、价格低、操作简单的特点，非常适合家庭使用，所以，当你为家用电脑购买UPS时，请选购后备式的。

三、不同类型UPS的应用选择

2、在线式UPS几乎可以解决所有的常见电力问题，在有市电时，功能为稳压和防止电力波动干扰，因为其功能较完善，所以其成本也随着性能的增强而上升，价格较后备式UPS贵很多。在线式UPS主要用于对电源要求非常严格的一些计算机设备、医疗器械等，一般与多个外置蓄电池串接使用以延长供电时间，多为单位配置。三、不同类型UPS的应用选择

3、智能型UPS是当今UPS的一大发展趋势，随着UPS在网络系统上应用，网络管理者强调整个网络系统为保护对象，希望整个网络系统在供电系统出现故障时，仍然可以继续工作而不中断。因此UPS内部配置微处理器使之智能化是UPS的新趋势，UPS内部硬件与软件的结合，大幅度提高了UPS的功能，可以监控UPS的运行工作状态，如：UPS输出电压频率，电网电压频率、电池状态以及故障记录等。还可以通过软件对电池进行检测、自动放电充电，以及遥控开关机等。网络管理者就可以根据信息资料分析供电质量，依据实际情况采取相应的措施。当UPS检测出供电电网中断时，UPS自动切换到电池供电，在电池供电能力不足时立即通知服务器做关机的准备工作并在电池耗尽前自行关机。智能型UPS通过接口与计算机进行通讯，从而使网络管理员能够监控UPS，因此其管理软件的功能就显得极其重要。

后整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。四、UPS的组成

1、整流器

蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；四、UPS的组成

2、蓄电池通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；

四、UPS的组成

3、逆变器

静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。四、UPS的组成

4、静态开关

在确定UPS的额定输出容量前，先要计算出负载的总容量。为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应选择在UPS额定功率的60％～70％之间。例如我们计算出需要不间断供电的设备总功率最大为4000VA，则4000VA÷70％≈6000VA。考虑今后技术改造升级，需要有一定的余量，所以应该选择8000VA～10KVA的UPS。如果不考虑今后的设备升级选择6000VA的UPS就可以了。五、UPS电源系统的选择

1、UPS容量的选择合理的选择输入、输出配线及空气开关及其直流保险，它们也是能够确保设备安全可靠运行的关键。五、UPS电源系统的选择

2、合理的选择UPS附件五、UPS电源系统的选择

3、不间断供电时间的选择满载时蓄电池的工作时间=（蓄电池组容量×电压/（主机功率×0.7），其中0.7是功率因子。目前UPS电源中广泛使用的是免维护密封铅酸蓄电池。在现场日常维护中我们可以总结一下UPS电源对电池的要求：满足一定的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性；满足一定的容量，以保证逆变供电的时间。六、UPS电源系统的使用与维护

1、UPS电源主机对环境温度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室内清洁，少尘，否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。储能蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25℃，平时不能超过+15℃～+30℃。温度太低，会使储电池容量下降，温度每下降1℃，其容量下降1％。其放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低。如果在高温下长期使用，温度每高10℃，电池寿命约降低一半。六、UPS电源系统的使用与维护

2、主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数，会直接影响其使用寿命，但随着环境温度的改变，对浮充电压要做相应调整。通常以25℃为标准，环境温度每升高或降低1℃时，浮充电压应增加18mV（相对于12V蓄电池）。六、UPS电源系统的使用与维护

3、在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关断各负载，等UPS电源系统起动后再开启负载。因负载瞬间供电时会有冲击电池，多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载，严重时将损坏变换器。六、UPS电源系统的使用与维护

4、UPS电源系统按使用要求功率余量不大，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。5、自备发电机的输出电压，波形、频率、幅度应满足UPS电源对输入电压的要求，另外发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率，否则任一条件不满足，将会造成UPS电源工作异常或损坏。六、UPS电源系统的使用与维护

6、由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。

7、不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大。

六、UPS电源系统的使用与维护

8、在任何情况下，都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中，通常放电达到容量的30％～50％就可以了。9、对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温升越高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。七、UPS日常的维护与检修

1、UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。七、UPS日常的维护与检修

2、储能电池组目前都采用了免维护电池，只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。外因工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。储能电池日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动，腐蚀现象、检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常。

七、UPS日常的维护与检修

3、当UPS电池系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，若要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作。当自检部分发生故