UPS电源的工作原理和过程分析

很多行业要能保证在任何情况下都能有正常的供电，这里就要UpS供电系统了。UpS电源是保障供电稳定和持续性的重要设备，因其重要机智能化程度高，储能器材采用免维护蓄电池，使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修。其实维护的好坏，对电源的寿命和故障率有很大影响，下面介绍UpS电源的使用注意事项和日常维护要求。

虽说各公司配置的UpS供电系统设备型号及系统容量有所不同，但其原理和重要功能基本相同。在UpS电源类型选择上各站都选择了在线式，这时因为在线式UpS电源系统具有对各类供电的零时间切换，自身供电时间的长短可选，并具有稳压、稳频、净化的特点。

当UpS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能，当要检修时可采用手动旁路，使检修、供电互不影响。

1、ups不间断电源的组成

UpS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UpS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。

在电网电压工作正常时，给负载供电如所示，而且，同时给储能电池充电；当突发停电时，UpS电源开始工作，由储能电池工给负载所需电源，维持正常的生产；当由于生产要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电。

UpS电源系统重要分两大部分，主机和储能电池。额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关，因为UpS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常负载功率应满足UpS电源70％的额定功率。储能电池容量的选取当负载功率确定后重要取决其后备时间的长短，这个时间因各公司情况不同而不同，重要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等。

2、ups不间断电源工作原理

AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可防止开机时对电网的冲击。

DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。

控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了供应检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SpWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。不间断电源工作原理框图如图2所示。

3、ups不间断电源工作过程

当市电正常380Vac时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。为使不间断电源充分工作，防止在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。