不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的大容量已可作到600kVA。小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

基本原理：

UPS(Uninterruptiable Power Supply)譯為不間斷電源。由20世紀60年代的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機發(fā)展到目前的具有一定智能化程度的靜止式全電子電路，它也是隨著電子技術(shù)特別是功率器件和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展而日趨成熟的。其基本功能是：

市電中斷供電時，能不間斷供電；

始終向負載提供高質(zhì)量的交流電源，達到穩(wěn)壓.穩(wěn)頻.抑制浪涌.尖峰.電噪音.補償電壓下陷.長期低壓等因素干擾。

按其工作原理分為動態(tài)式（又稱旋轉(zhuǎn)式ROTATORY TYPE）和靜態(tài)式（STATIC TYPE）。動態(tài)式UPS由引擎與發(fā)電機組構(gòu)成，它是靠交流市電驅(qū)動交流電動機旋轉(zhuǎn)，從而帶動同軸的交流發(fā)電機和慣性飛輪同速旋轉(zhuǎn)運行，由發(fā)電機向負載供電。市電波動時由于慣性飛輪對短時間的電壓突變后干擾無反應，保證了輸出電壓的穩(wěn)定；市電斷電靠飛輪的慣性將額定電壓供電再延長5秒鐘，由于保存數(shù)據(jù)信息。后來發(fā)展到內(nèi)燃機式UPS系統(tǒng)，但這類UPS體積大噪音大.效率低，在目前應用不多。就目前用得多的，常用的UPS還是靜態(tài)式UPS，現(xiàn)在一般講的UPS也是指靜態(tài)式UPS，但在概念上還是應分清楚。

靜態(tài)式UPS

動態(tài)式UPS因應用較少，所以在人們通常所指的UPS大都指靜態(tài)式UPS。靜態(tài)式UPS根據(jù)供電方式可分為在線式（ON-LINE），后備式（或稱離線式，OFF-LINE/BACK-UP）及線上交互式（LINE-INTERACTIVE）三類。

真在線式UPS電源的定義是：當輸入，負載和UPS本身都正常工作時，UPS電源將輸入的交流市電先通過整流器變成直流電，然后通過逆變器將直流電逆變成交流電，輸出標準的穩(wěn)定的純凈的正弦波電源，也即在一切都正常的情況下，負載得到的是由逆變器輸出的高質(zhì)量的正弦波電源。

后備式UPS電源的定義是：當輸入，負載及UPS本身都正常工作時，UPS僅僅是將市電做簡單的升壓，降壓和濾波處理，然后直接輸出給負載使用，只有當輸入電源不符合要求時，UPS才將電池的直流逆變成交流電，輸出給負載使用。也即，在大部分時間，負載使用的是輸入電源本身或經(jīng)過簡單處理的輸入電源。

互動式UPS電源的定義是：當市電電源在約150~264伏的范圍內(nèi)，它向用戶提供經(jīng)鐵磁諧振穩(wěn)壓器或經(jīng)變壓器抽頭調(diào)壓處理的一般市電電源（這就意味著：來自一般市電電網(wǎng)的頻率波動，由“諧波污染”而形成的高波形畸變度及從電網(wǎng)串入的干擾等所困擾的低質(zhì)量電源就是用戶所實際使用的交流電源）對于這種UPS來說，僅僅當市電電源電壓低于150伏或高于264伏左右時，它才有可能向用戶提供真正的“UPS逆變器高質(zhì)量的正弦波”電源。

現(xiàn)狀和發(fā)展：

智能型UPS是當今UPS的一大發(fā)展趨勢，隨著UPS在網(wǎng)絡系統(tǒng)上應用，網(wǎng)絡管理者強調(diào)整個網(wǎng)絡系統(tǒng)為保護對象，希望整個網(wǎng)絡系統(tǒng)在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，仍然可以繼續(xù)工作而不中斷。因此UPS內(nèi)部配置微處理器使之智能化是UPS的新趨勢，UPS內(nèi)部硬件與軟件的結(jié)合，大幅度提高了UPS的功能，可以監(jiān)控UPS的運行工作狀態(tài)，如：UPS輸出電壓頻率，電網(wǎng)電壓頻率、電池狀態(tài)以及故障記錄等。還可以通過軟件對電池進行檢測、自動放電充電，以及遙控開關(guān)機等。網(wǎng)絡管理者就可以根據(jù)信息資料分析供電質(zhì)量，依據(jù)實際情況采取相應的措施。當UPS檢測出供電電網(wǎng)中斷時，UPS自動切換到電池供電，在電池供電能力不足時立即通知服務器做關(guān)機的準備工作并在電池耗盡前自行關(guān)機。智能型UPS通過接口與計算機進行通訊，從而使網(wǎng)絡管理員能夠控制UPS，因此其管理軟件的功能就顯得 重要。

　UPS電源系統(tǒng)作為順應電力市場需求發(fā)展起來的高技術(shù)產(chǎn)品，它具有明顯的電力保護功能：當市電斷電時，不間斷地向負載繼續(xù)供電；在市電不穩(wěn)定的時候，可以避免負載遭受欠壓、浪涌沖擊等的危害，并全面地改善供電質(zhì)量；當供電系統(tǒng)（包括UPS）故障時，能給負載（特別是計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)）以全面的保護，并起到過載、短路、電池過放等防護，為負載提供一個穩(wěn)定的工作環(huán)境。

　　隨著IT系統(tǒng)逐步走向集中管理，企業(yè)對UPS電源保護系統(tǒng)的應用將更加深入。UPS的應用將呈現(xiàn)出從單機向冗余結(jié)構(gòu)變化，從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化，從單純供電系統(tǒng)向保證整個IT運行環(huán)境變化等趨勢。而隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，各種先進技術(shù)已廣泛應用在UPS的設計開發(fā)和生產(chǎn)過程中，UPS的技術(shù)將出現(xiàn)以下六大發(fā)展趨勢。

　　一是智能化

　　智能系統(tǒng)通過對各類信息的分析綜合，除完成UPS相應部分正常運行的控制功能外，還應完成對運行中的UPS進行實時監(jiān)測，對電路中的重要數(shù)據(jù)信息進行分析處理，從中得出各部分電路工作是否正常等功能；在UPS發(fā)生故障時，能根據(jù)檢測結(jié)果，及時進行分析，診斷出故障部位，并給出處理方法；根據(jù)現(xiàn)場需要及時采取必要的自身應急保護控制動作，以防故障影響面的擴大；完成必要的自身維護，具有交換信息功能，可以隨時向計算機輸入或從聯(lián)網(wǎng)機獲取信息。

　　二是數(shù)字化

　　UPS采用最新的數(shù)字信號控制器（DSP）加以數(shù)字化的霍兒傳感器件，實現(xiàn)了UPS系統(tǒng)的100%數(shù)字化運行。還采用了多重微處理器冗余系統(tǒng)，用多個有獨立供應電源的微處理器來控制整流器、逆變器和內(nèi)部靜態(tài)旁路，因而提高了系統(tǒng)的數(shù)字化程度和可靠性。

　　三是高頻化

　　第一代UPS的功率開關(guān)為可控硅，第二代為大功率晶體管或場效應管，第三代為IGBT（絕緣柵雙極晶體管）。大功率晶體管或場效應管開關(guān)速度比可控硅要高一個數(shù)量級，而IGBT功率器件電流容量和速率又比大功率晶體管或場效應管大得多和快的多，使功率變換電路的工作頻率高達50kHz。變換電路頻率的提高，使得用于濾波的電感、電容以及噪音、體積等大為減少，使UPS效率、動態(tài)響應特性和控制精度等大為提高。

　　四是冗余并機技術(shù)

　　通過開發(fā)新的應用技術(shù)，可實現(xiàn)UPS內(nèi)的多模塊冗余并機運行，不需另外加設中央控制部件，負載均分，某一模塊出現(xiàn)問題時，負載自動轉(zhuǎn)移，維修可帶電熱插拔，大大提高單臺UPS的供電可靠性。再加上多臺UPS組成的系統(tǒng)冗余運行，如果某一臺UPS單機發(fā)生故障，則被立刻關(guān)閉，其他的UPS系統(tǒng)會自動承擔全部負載，對負載不會產(chǎn)生任何影響。

　　五是集成化

　　隨著信息化的發(fā)展，電源保護的應用領(lǐng)域不斷擴大和要求不斷提高，UPS要達到這些需求難以獨善其身，必須對整個用電系統(tǒng)所涉及的環(huán)節(jié)進行控制，UPS從初始的設備保護和系統(tǒng)保護的純后備電源技術(shù)發(fā)展到今天的信息保護、智能管理和整體機房集成一體化應用，其內(nèi)涵已擴展到發(fā)電、配電、變換、不間斷電源、機房、動力設備、電力電纜、數(shù)據(jù)布線、環(huán)境控制及系統(tǒng)管理等方面，已不是 初意義上的UPS，UPS設備只是該系統(tǒng)的核心部件。

　　從UPS的電源技術(shù)來看，在電源輸出特性的不斷優(yōu)化基礎上，對電源輸入特性的研究，使電磁兼容性、低諧波污染成為重要指標，諧波處理技術(shù)和電磁兼容設計可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性，減少對其他設備的*，提高電源的源效應，綠色電源的概念開始為人們所注重。電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，除了使UPS的電源性能得到 大提升外，其網(wǎng)絡管理可實現(xiàn)遠程監(jiān)控，數(shù)字化電源控制技術(shù)使產(chǎn)品具備了定制功能，智能化的設計使其成為高度智能化的可監(jiān)、可控和自適應的設備。

　　以信息化建設角度，UPS從過去側(cè)重電氣性能指標、可靠性和質(zhì)量方面，發(fā)展到統(tǒng)一標準、規(guī)范，采用模塊化和并聯(lián)冗余技術(shù)，系統(tǒng)地考慮各供、用電設備和環(huán)節(jié)以及系統(tǒng) TCO，提高UPS用電所涉及的整個系統(tǒng)可靠性、可用性、可管理性、可維護性和可擴展性。集成一體化應用為用戶提供了完整和有效的電源應用解決方案，這種拓展方向適應了信息化建設的需要，但是為滿足這一需求的變化，對UPS廠商來說，尤其是國內(nèi)廠商，仍有許多工作要做。

　　六是綠色化

　　各種用電設備及電源裝置產(chǎn)生的諧波電流嚴重污染電網(wǎng)，隨著各種政策法規(guī)的出臺，對無污染的綠色電源裝置的呼聲越來越高。UPS除加裝高效輸入濾波器外，還應在電網(wǎng)輸入端采用功率因數(shù)校正技術(shù)，這樣既可消除本身由于整流濾波電路產(chǎn)生的諧波電流，又可補償輸入功率因數(shù)。整流器使用IGBT技術(shù)，可將輸入功率因數(shù)提高到接近于1，對電網(wǎng)的污染已降到了近似阻性負載的水平

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