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輕松看懂UPS不間斷電源
來源：m.427921.com 發布時間：2021年04月06日
UPS中文為“不間斷電源”。是一種含儲能裝置，以整流器、逆變器為主要組成部分，為變電站內監控系統、自動化儀表、遠方通信系統等設備提供恒壓恒頻的不間斷電源。
UPS系統的主要作用有兩方面：
（1）做為重要設備的交流供電電源，防止市電突然斷電而影響正常工作，給設備造成損害；
（2）消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質量，為計算機等提供高質量的電源。
UPS的分類
UPS系統主要有有三種類型：后備式、互動式、在線式。
（1）后備式：具備自動穩壓、斷電保護等功能，轉換時間10ms左右，逆變輸出的交流電是方波，結構簡單，價格便宜；
（2）互動式：具有濾波功能，抗市電干擾能力強，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，價格遠低于在線式；
（3）在線式：結構較復雜，性能完善，能夠持續不中斷輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題；價格高，通常應用在關鍵計算機和網絡設備等對電力要求苛刻的環境中。
UPS的結構
變電站內UPS系統一般由電力UPS主機、旁路穩壓柜、輸出饋線柜等三部分組成（小功率時也可三合一）。
結構示意圖如圖所示，簡單說說幾個比較重要的部分的用處。
整流器：
有兩個主要功能：
一，將交流電（AC）變成直流電（DC），經濾波后供給逆變器；
二，給蓄電池提供充電電壓，起到一個充電器的作用；
逆變器：
將直流電（DC）轉化為交流電（AC），供給負載使用；
蓄電池：
UPS用來作為儲存電能的裝置，使其在市電失電時，可以將直流電逆變后，為負載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間 ；
靜態開關：
又稱靜止開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制；
隔離變壓器、穩壓器：
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離，穩壓器除了隔離之外還有穩定電壓的作用；
UPS的四種運行模式
UPS有4種運行模式，將UPS系統結構簡化后示意圖如下：
（1）正常操作模式：
在正常交流電源供應下，整流器將交流電轉換為直流電，將市電中的“電源污染”消除，并同時對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉換為交流電，提供更穩定的電源給負載。
（2）停電模式：
當交流電源發生異常或整流器、電抗器故障時，蓄電池組提供直流電給逆變器，使交流輸出不會有中斷，進而達到保護負載的作用。
（3）備用電源模式：
當逆變器發生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時，逆變器會自動切斷以防止損壞，若此時旁路交流電源正常時，靜態開關會將電源供應轉為由旁路備用電源輸出給負載使用。
（4）維護旁路模式：
當 UPS要進行維修或更換電池而且負載供電又不能中斷時，可以先切斷逆變器開關然后激活維修旁路開關，再將整流器和旁路開關切斷。交流電源經由維護旁路開關繼續供應交流電給負載，此時，維護人員可以安全地對UPS 進行維護。
電力系統UPS的一些要求
（1）監控系統和遠方通信系統對變電站十分重要，因此作為電源的UPS系統的靠譜性也有非常高的要求；
（2）綜自系統的負載大多數為單相負載，因此電力系統專用的UPS電源大多數要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ，容量一般在 60kVA 范圍之內；
（3）旁路靜態切換開關應具有自動、手動兩種工作方式，實現無間斷切換；
（4）由于變電站有 220V或 110V 直流系統，并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專用UPS自身不帶蓄電池，直接使用直流系統作為UPS的直流輸入，并且不需要具備充電功能；
（5）電力專用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊控制器，如逆止二級管等，使 UPS 對直流母線的影響盡量小；
（6）UPS電源在帶滿全部設備后，應留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后，不間斷供電維持時間不小于60分鐘。
UPS系統的主要作用有兩方面：
（1）做為重要設備的交流供電電源，防止市電突然斷電而影響正常工作，給設備造成損害；
（2）消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質量，為計算機等提供高質量的電源。
UPS的分類
UPS系統主要有有三種類型：后備式、互動式、在線式。
（1）后備式：具備自動穩壓、斷電保護等功能，轉換時間10ms左右，逆變輸出的交流電是方波，結構簡單，價格便宜；
（2）互動式：具有濾波功能，抗市電干擾能力強，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，價格遠低于在線式；
（3）在線式：結構較復雜，性能完善，能夠持續不中斷輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題；價格高，通常應用在關鍵計算機和網絡設備等對電力要求苛刻的環境中。
UPS的結構
變電站內UPS系統一般由電力UPS主機、旁路穩壓柜、輸出饋線柜等三部分組成（小功率時也可三合一）。
結構示意圖如圖所示，簡單說說幾個比較重要的部分的用處。
整流器：
有兩個主要功能：
一，將交流電（AC）變成直流電（DC），經濾波后供給逆變器；
二，給蓄電池提供充電電壓，起到一個充電器的作用；
逆變器：
將直流電（DC）轉化為交流電（AC），供給負載使用；
蓄電池：
UPS用來作為儲存電能的裝置，使其在市電失電時，可以將直流電逆變后，為負載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間 ；
靜態開關：
又稱靜止開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制；
隔離變壓器、穩壓器：
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離，穩壓器除了隔離之外還有穩定電壓的作用；
UPS的四種運行模式
UPS有4種運行模式，將UPS系統結構簡化后示意圖如下：
（1）正常操作模式：
在正常交流電源供應下，整流器將交流電轉換為直流電，將市電中的“電源污染”消除，并同時對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉換為交流電，提供更穩定的電源給負載。
（2）停電模式：
當交流電源發生異常或整流器、電抗器故障時，蓄電池組提供直流電給逆變器，使交流輸出不會有中斷，進而達到保護負載的作用。
（3）備用電源模式：
當逆變器發生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時，逆變器會自動切斷以防止損壞，若此時旁路交流電源正常時，靜態開關會將電源供應轉為由旁路備用電源輸出給負載使用。
（4）維護旁路模式：
當 UPS要進行維修或更換電池而且負載供電又不能中斷時，可以先切斷逆變器開關然后激活維修旁路開關，再將整流器和旁路開關切斷。交流電源經由維護旁路開關繼續供應交流電給負載，此時，維護人員可以安全地對UPS 進行維護。
電力系統UPS的一些要求
（1）監控系統和遠方通信系統對變電站十分重要，因此作為電源的UPS系統的靠譜性也有非常高的要求；
（2）綜自系統的負載大多數為單相負載，因此電力系統專用的UPS電源大多數要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ，容量一般在 60kVA 范圍之內；
（3）旁路靜態切換開關應具有自動、手動兩種工作方式，實現無間斷切換；
（4）由于變電站有 220V或 110V 直流系統，并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專用UPS自身不帶蓄電池，直接使用直流系統作為UPS的直流輸入，并且不需要具備充電功能；
（5）電力專用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊控制器，如逆止二級管等，使 UPS 對直流母線的影響盡量小；
（6）UPS電源在帶滿全部設備后，應留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后，不間斷供電維持時間不小于60分鐘。
