UPS電源的工作原理和作用介紹
一、UPS電源的作用
UPS即不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種含有儲能裝置的不間斷電源。主要用于給部分對電源穩定性要求較高的設備，提供不間斷的電源。[1]
UPS是在電網電壓跌落或者中斷時保證用電設備的持續運行。目前，UPS作為后備電源，在醫院、銀行以及數據管理等領域得到非常廣泛的應用，在電網電壓中斷時發揮著不可替代的作用。
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就是一臺交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換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。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。如圖1所示。
二、工作原理
典型的UPS系統框圖如圖1所示，它的基本結構是一套將交流電變為直流電的整流器和充電器，以及把直流電再變為交流電的逆變器，電池在交流電正常供電時貯存能量且維持在一個正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡圖示意了UPS的各種工作情況(以在線式UPS電源為例)。
（1）市電在UPS所允許的范圍內正常供電時，如圖2所示，粗線描繪了電源能量的流向。
（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。
（3）當所帶負載過大或電源內逆變器出現故障時，UPS將打開旁路由主電源直接供電，如圖4所示。
三、連接方式
（1）單臺UPS電源能夠供給全部負載，連接圖如系統的原理圖，連接方法較簡單。
（2）總負載功率需要二臺或更多臺UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱作并聯無備份方式。
（3）二臺或二臺以上UPS電源其總容比負載總容量要多，但該系統比負載總容量必須多一臺UPS電源的容量，任何一臺UPS電源故障時，其余仍能供給全部負載，如圖6所示。這種連接方式稱作并聯有備份方式。
（4）整個UPS電源系統出現故障后，市電將UPS電源脫開，直接接通負載，且不影響UPS電源系統的維修，這種線路設計如圖7所示。
當UPS電源系統無故障時，維修開關打開，輸入開關、輸出開關閉合；當UPS電源系統故障時，維修開關閉合，輸入開關、輸出開關打開。這樣，保證了用電負載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統故障的在線維修。
四、UPS電源的三大作用
1、穩壓
UPS具有很好的穩壓功能。高檔的UPS電源，會將市電穩壓后供應給負載使用，相當于一臺交流市電穩壓器。當市電中斷時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以具有穩壓功能。
低檔的UPS電源，僅僅將市電直通到負載，沒有交流穩壓功能。當市電中斷時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變器轉換成穩定的220V向負載繼續供電。所以對市電沒有交流穩壓功能，但對逆變交流，具有穩壓功能。
UPS電源分為在線式UPS電源和后備式UPS電源，一般家用電腦配備的就是屬于后備式UPS電源的，它屬于備用電源的一種;后備式的是帶穩壓部分的，采用的是繼電器換擋穩壓方式，穩壓效果很差，不能算穩壓器。
2、濾波
為了提高離線式UPS的利用率并改善其所在場合的電網電能質量,研究了具有有源濾波功能的UPS電源。其本質是對離線式UPS的一種改進,在基本不增加硬件成本的情況下,同時實現不間斷供電和有源濾波功能。系統可根據電網狀況,分別工作于APF模式和UPS模式。
UPS電源專用濾波器解決UPS電源諧波問題。濾除UPS電源產生的諧波,諧波電流畸變率降到5%~10%。UPS電源專用濾波器提高系統可靠性,有效降低重負荷時負荷率,減小視在電流,抑制諧波畸變,降低暫態過電壓,減小電壓電流變化率,保證用電可靠性。
UPS電源專用濾波器可以提高UPS節能現象,不僅提高功率因數,減少視在電流,又可以明顯降低高次諧波畸變,減少高次諧波損耗。
3、不間斷供電
不間斷電源UPS在斷電之后可以提供一段時間的電能，在線式UPS不間斷電源的供電來源，離不開蓄電池的支持，如果在線式UPS不間斷電源沒有蓄電池，UPS不間斷電源相當于一個穩壓電源，正是因為有了蓄電池，在市電異常或者斷電時，蓄電池通過逆變器將化學能專為交流電能輸送出去給負載提供電源，使得用電設備不受停電的影響繼續正常運行。
總的來說，UPS就是為了解決不間斷供電而設置的，UPS的三大基本功能：穩壓，濾波，不間斷。
在市電供電時，它是穩壓器和濾波器的作用，以消除或削弱市電的干擾，保證設備正常的工作;
在市電中斷時，它又可以通過把它的直流供電部分提供的直流電轉化為完美的交流電供負載使用，其中由市電供電轉電池供電一般為零時間切換，這樣就使負載設備在感覺不到任何變化的同時保持運行，真正保證了設備的不間斷運行。
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