什么UPS不间断电源_UPS不间断电源类型及特点

UPS不间断电源或不间断电源是一种连续供电系统，当输入电源或市电出现故障时，它可以自动向负载提供备用电力。UPS与传统的辅助/应急电源系统或备用发电机的不同之处在于:它将通过切换到电池组、超级电容器或飞轮中存储的能量来提供近乎瞬时的输入电源中断保护。大多数 UPS 的电池运行时间相对较短（仅几分钟），但足以为启动备用电源或正确关闭受保护设备“赢得时间”。几乎所有 UPS 还包含集成浪涌保护功能，以保护输出设备免受电压尖峰的影响。

UPS 通常用于保护计算机、数据中心、电信设备或其他电气设备等硬件，在这些设备中，意外断电可能会导致人身伤害、死亡、严重业务中断或数据丢失。UPS 装置的尺寸范围广泛，从设计用于保护没有视频监视器的单台计算机到为整个数据中心或建筑物供电的大型装置。

一、常见的电源问题：

任何 UPS 的主要作用都是在输入电源出现故障时提供短期电力。然而，大多数 UPS 装置也能够不同程度地纠正常见的市电问题：

1．电压尖峰或持续过压；

2．输入电压瞬时或持续降低；

3．电压暂降；

4．噪声，定义为高频瞬变或振荡，通常由附近的设备注入线路中；

5．市电频率不稳定；

6．谐波失真，定义为与线路上预期的理想正弦波 形的偏离。

一些 UPS 设备制造商根据其解决的电源相关问题的数量对其产品进行分类。

UPS 装置还可能会带来电力质量问题。为防止这种情况发生，选择 UPS 时不仅应根据容量，还应根据所供电设备所需的电源质量来选择。

二、UPS不间断电源类型及特点：

现代 UPS 系统的三大类是在线式、在线互动式和备用式：

在线式UPS：在线式UPS采用“双转换”方法，接受交流输入，整流为直流电通过可充电电池（或电池组），然后逆变回220 V/380V交流电为受保护设备供电。

在线互动式UPS：在线互动式 UPS 使逆变器保持在线状态，并在断电时将电池的直流电流路径从正常充电模式重定向到供电模式。

备用式UPS：在备用（“离线”）系统中，负载直接由输入电源供电，并且仅当市电出现故障时才调用备用电源电路。

大多数低于 1千伏安(1 kVA)的 UPS属于在线互动式或备用式，通常价格较便宜。

对于大型电源装置，有时会使用动态不间断电源 (DUPS)。同步电机/交流发电机通过扼流圈连接到电源上。能量储存在飞轮中。当主电源出现故障时，只要飞轮的能量没有耗尽，涡流调节就会维持负载的功率。DUPS 有时与柴油发电机组合或集成，在短暂延迟后打开，形成柴油旋转不间断电源(DRUPS)。

1．备用式UPS不间断电源：

离线/备用 UPS不间断电源仅提供最基本的功能，提供浪涌保护和电池备份。受保护的设备通常直接连接到输入市电。当输入电压低于或高于预定水平时，UPS 会打开其内部 DC-AC 逆变器电路，该电路由内部蓄电池供电。然后，UPS 将所连接的设备机械地切换至其 DC-AC 逆变器输出。切换时间可长达 25 毫秒，具体取决于备用 UPS 检测市电电压丢失所需的时间。UPS 旨在为某些设备（例如个人计算机）供电，而不会对该设备 造成任何令人讨厌的电压下降或断电。

2．在线互动式UPS不间断电源：

在线互动式 UPS不间断电源的运行方式与备用 UPS 类似，但增加了多抽头可变电压自耦变压器。这是一种特殊类型的变压器，可以添加或减少供电线圈，从而增加或减少变压器的磁场和输出电压。这也可以通过与自耦变压器不同的降压-升压变压器来执行，因为前者可以接线以提供电流隔离。

这种类型的 UPS 能够承受连续的欠压断电和过压浪涌，而不会消耗有限的备用电池电量。相反，它通过自动选择自耦变压器上的不同电源抽头来进行补偿。根据设计的不同，更换自耦变压器抽头可能会导致非常短暂的输出功率中断，这可能会导致配备断电警报的 UPS 短暂“鸣叫”。

即使在最便宜的 UPS 中，这种方法也很流行，因为它利用了已包含的组件。用于在线路电压和电池电压之间进行转换的主 50/60 Hz 变压器需要提供两种略有不同的匝数比：第一个用于将电池输出电压（通常是 12 V 的倍数）转换为线路电压，第二个用于将将线路电压调整为稍高的电池充电电压（例如 14 V 的倍数）。两个电压之间的差异是因为为电池充电需要增量电压（为 12 V 电池充电高达 13-14 V）。此外，在变压器的线电压侧进行切换更容易，因为该侧的电流较低。

为了获得降压/升压功能，所需要的只是两个独立的开关，以便交流输入可以连接到两个初级抽头之一，而负载连接到另一个，从而使用主变压器的初级绕组作为自耦变压器。在“降压”过压时，电池仍然可以充电，但在“升压”欠压时，变压器输出太低，无法为电池充电。

自耦变压器可以设计为覆盖各种不同的输入电压，但这需要更多的抽头并增加复杂性以及 UPS 的费用。对于 120 V 电源，自耦变压器通常仅覆盖约 90 V 至 140 V 的范围，如果电压远高于或低于该范围，则切换到电池。

在低电压条件下，UPS 将使用比正常情况更多的电流，因此它可能需要比正常设备更高电流的电路。例如，要在 120 V 电压下为 1000 W 设备供电，UPS 将消耗 8.33 A 电流。如果发生掉电且电压降至 100 V，则 UPS 将消耗 10 A 电流进行补偿。这也反向作用，因此在过压情况下，UPS 将需要更少的电流。

3．在线/双重转换UPS不间断电源：

在在线式双转换UPS不间断电源中，电池始终连接到逆变器，因此不需要电源转换开关。当发生断电时，整流器就会从电路中断开，而电池则保持电力稳定不变。当电源恢复时，整流器恢复承载大部分负载并开始对电池充电，但充电电流可能会受到限制，以防止大功率整流器损坏电池。在线 UPS 的主要优点是能够在输入市电和敏感电子设备之间提供“电气防火墙”。

在线式UPS非常适合需要电气隔离的环境或对电源波动非常敏感的设备。[7]虽然它曾经被保留用于 10 kW 或以上的大型装置，但技术的进步现在使其能够作为一种常见的消费设备提供，提供 500 W 或更低的功率。当电力环境“嘈杂”时，当市电电压骤降、断电和其他异常频繁时，当需要保护敏感 IT 设备负载时，或者当需要长时间运行的备用发电机运行时，在线 UPS 可能是必要的。

在线式 UPS 的基本技术与备用或在线互动式 UPS 相同。然而，它的成本通常要高得多，因为它具有更大电流的交流到直流电池充电器/整流器，并且整流器和逆变器设计为通过改进的冷却系统连续运行。由于整流器直接驱动逆变器，即使在使用正常交流电流供电时， 它也被称为双转换UPS。

在线 UPS 通常具有静态转换开关 (STS)，以提高可靠性。