不间断电源UPS的原理 本讲主要内容： （1）UPS的基本原理； （2）UPS的类型及结构；
本讲要求： （1）掌握UPS的基本概念； （2）掌握UPS的基本原理； （2）掌握UPS的类型及其工作原理；
1、UPS概述 UPS（Uninterruptible Power Supply）即不间断电源，是一种含有储能装置（如蓄电池）、以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。UPS主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断、高质量的电力供应，以及作为机场、电站、医院等重要部门的备用电源。 UPS的主要功能就是：用于给重要设备提供不间断的电能供应。随着人们对电能质量要求越来越高，UPS的功能已经不仅仅是提供不中断电源，而且还要求UPS提供更高品质的电源。
典型UPS结构图如下： 当市电输入正常时，UPS会将市电稳压后供应给负载使用，并给储能装置充电；当市电中断时，UPS会及时通过储能装置向负载提供电能，使负载仍能持续工作一段时间，以便处理好未完成的工作。
2、UPS的类型及其工作原理 从技术的角度上来讲，UPS可以分为三类： （1）后备式； （2）双变换在线式； （3）在线互动式； （4）Delta变换式；
（1）后备式（Off-Line）UPS 后备式UPS又称离线式UPS，它是以市电直接供电为主的UPS，其工作原理如下图：
当市电正常时，UPS首先通过低通滤波器对电网高频干扰进行滤波处理，然后分两路去控制后级电路正常运行。一路到充电器对UPS内的蓄电池进行充电；另外一路经过稳压器，经过转换开关向负载供电。
后备式UPS的优点：结构简单、效率高、输出能力强、可靠性高、成本低。
（2）双变换在线式（online）UPS 双变换在线式（online）UPS的工作原理如下图所示。当市电正常时，由市电经过AC/DC、DC/AC两次变换后供电给负载，故称之为双变换在线式UPS。 双变换在线式UPS系统结构图
当市电异常时，UPS由蓄电池经DC/AC变换供电。只有逆变器发生故障时，才通过转换开关切换，市电直接给负载供电。
双变换在线式UPS的优点是：不论市电正常与否，都由UPS的逆变器供电，供电品质好，市电转换到电池供电可实现零切换时间。
（3）在线互动式（line interactive）UPS 在线互动式UPS是一种介于后备式UPS和在线式UPS之间的产品。它和后备式UPS主要区别是有一个双向变换器，即可以整流，也可以逆变。在线互动式UPS的原理图如下： 在线互动式UPS系统结构图
市电输入正常时，它由继电器控制电流通路，向负载供电。继电器的接通点不同，UPS的输入电压就不同，可以做到对输出基本稳压，同时UPS中双向变换器处于整流状态，向蓄电池充电。
当市电异常时，双向变换器可以立即转换为逆变状态，将电池电能转换为交流电输出，这种UPS也被称为准在线式UPS。
在线互动式UPS的优点是电路结构简单（因为省去了输入整流器和充电器，而由双向变换器配以蓄电池构成）、成本低、可靠性高，效率高（可达98%）。此外，在线互动式UPS的市电利用率高、输出能力强、比后备式UPS切换时间短、增加了抗干扰能力。 在线互动式UPS的缺点时电压稳定度差、电能质量较差。
（4）双变换电压补偿在线式UPS （Delta变换式UPS） Delta是增量的意思， Delta变换式UPS 只对输出电压的差值进行调整和补偿，工作原理如下图： Delta变换式UPS系统结构图
Delta变换式UPS是第五代UPS，目前尚处于理论研究阶段，还没有达到实用程度。
3、典型UPS的比较 典型UPS对电网的适应能力
典型UPS的性能 UPS 类型 容量范围 （kVA） 输出电压质量 输入功率因数 切换 时间 效率和 过载能力 后备式 ＜2 稳压精度：±4％～7％ 有波形畸变和干扰 低 长 高 双变换在线式 0.7～1500 稳压精度：±1％ 波形畸变率小 完全不受电网干扰 根据有无 功率因数校正 措施而定 无 在线互动式 0.7～20 稳压精度：±20％ 由负载决定 短 Delta变换式 10～480 受电网干扰小 较高
4、UPS的发展方向 （1）控制系统的全数字化； （2）主电路拓扑高频化和软开关技术； （3）智能化、网络化； （4）绿色化； （5）模块化和冗余化； （6）功能、结构、品种多样化；
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