UPS的工作原理和发展趋势分析

赵延松

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714179

摘要：随着用电需要的增大，社会对用电安全的要求越高。本文针对UPS的工作原理与发展趋势进行研究，论述了UPS的工作原理与分类，以及UPS的发展趋势分析。

关键词：工作原理；发展趋势；UPS；分析

UPS不间断电源，能够保证在供电系统出现故障的情况下，启用蓄电池维持系统的正常电力输送。其能够对系统的控制软件，以及输配电设备进行良好的保护，具有稳压作用。UPS电源具有良好的市场发展前景，随着科学技术的发展，其将会不断的更新完善。

一、UPS的工作原理与分类

（一）UPS的分类

我国市场上的UPS类型，主要包括在线互动式类型、双变换在线式UPS电源、以及后备式类型。后备式UPS电路，其结构较为简单，功能不全面，无法有效的解决电压不稳定、波形变化不规律、以及电网侵入干扰等问题。因此后备式UPS电路的使用范围较小，随着先进技术的出现，其市场占有量逐渐减少。在线互动式UPS电源，其主要是利用变压器进行操作，具有较好的稳压作用。当电流进入变压器之后，其能够在稳压电路之下，拉入适合的变压器抽头，并且能够在双向变换器的作用下，通过蓄电池的功能，实现对输出电压的控制，从而达到稳压的效果。若市电掉电，蓄电池会自动启动，通过双向变压器，继续供电，从而保证电能的持续供应。但是随着新技术的发展，以上两种UPS机型的市场在不断缩小。双变换在线式UPS电源，其整流器一般为可控硅整流器，也有各别采用IGBTPWMDSP高频变换整流器。在市电正常的情况下，其能够通过AC>DC的转换功能，向DC>AC供电，并且同时能够实现蓄电池的充电。若发生逆变，其能够完成DC>AC的转换，从而提供供电质量。双变换在线式UPS电源，无论是在市电的情况下，还是在蓄电池供电的情况下，二者之间的转换时间为零。由于科技的发展，产生一种新的技术，其将电压补偿原理应用于双变换在线式UPS电源，从而形成新的结构模式，叫做双逆变电压补偿在线式UPS电源。

（二）UPS的工作原理

UPS电源主要由储能、整流、变换、以及控制开关构成。其工作原理，在市电正常的情况下，UPS电源能够将电压进行处理，稳压之后在提供给负载进行使用，并且能够同时对蓄电池进行电源补充，保证蓄电池的电能。若是市电发生故障导致中断，此时UPS能够将蓄电池的电压转变为220V的安全电压，持续供电操作，保证负载的正常运行，保护负载软件设备的安全，使其不受电源故障的危害。UPS电源ACDC的变换，能够将电网中的交流电经自耦变压器进行降压处理，使其在安全的范围内，并对其进行全波整流，将滤波变换为直流电压，再去提供给逆变电路。ACDC的启动，采用的是软启动电路。能够对电路进行有效的保护，防止开机时电压对电网系统的影响。DCAC逆变电路，利用的是大功率IGBT模式全桥逆变电路，其特点是拥有较大的功率余量，能够在动态范围输出时，使得输出的抗阻较小，反应灵敏。利用快速短路保护技术，以及高频调制限流技术，能够使得逆变器在负载冲击、以及供电电压不断变换的情况下，仍可以安全的运行。整机功能控制的核心是控制驱动，起可以对供电系统进行保护、检测、监督、以及现实驱动信号，并且能够实现SPWM正弦脉宽调控控制。而动態双重电压反馈与静态的反馈，能够有效的改善逆变器的动态稳定，以及静态稳定。UPS的工作原理，如图所示。

二、UPS的发展趋势分析

（一）UPS的数字化发展

UPS的数字化发展，主要表现为以下几方面。（1）在控制技术中融入，数字信号处理器DSP控制理念，从而使得输入电流正弦化，并且保持与市电电压同步。实现UPS高功率因数输入，抵消市电的谐波污染，从而能够有效的组织电能的损耗，加强电能的利用率，节约能源减小电能使用成本，有利于环境保护。（2）运用正弦波直接反馈技术，在逆变器控制电路中快速的进行调节，其效果远远超过传统的模拟反馈技术。其可以同小的输出率波器联合使用，对大于20KHZ的SPWM进行有效的控制，使UPS能够及时的进行做出反映。采用逆流保护技术，在逆变器电路保护过程中，能够对电压进行有效的调节，使得逆变器具有较大的过载能力，能够接受100%的负载不平衡，具有强大的电路保护作用。

（二）UPS的智能化发展

UPS的智能化发展，主要是依靠系统的自动控制软件，对供电情况进行控制、监督，若出现故障及时进行处理，对蓄电池进行安全管理等。其是将UPS通过RS232C接口与PC机串口相连，通过PC机内部的控制软件，对UPS系统进行管理。其操作的过程是，UPS系统接收到PC端发送的查询命令，UPS在一定的時间内返回收集参数的信息，PC端通过对信息的分析，从而去判断故障的位置以及原因，并且在需要的情况下，通知工作人员进行处理，从而去保障系统的安全。

（三）UPS的网络化发展

UPS的网络化发展，主要是在计算机网络的模式下，通过网络技术实现对UPS的管理，建立起网络与UPS之间的联系。若是UPS电源出现故障，UPS内部处理器会将故障信息传达到，其所对应的控制计算机，计算机会做出故障反映，提醒工作人员进行处理。还可以在UPS系统上面安装通讯适配器，并且记录IP地址，工作人员可以根据IP地质对UPS电源情况进行实时监控，从而去控制UPS的参数。可以通过计算机，来控制UPS系统的开关，并且将完成的程序，以及收集的信息进行自动存储，提高数据的安全性。UPS的网络化发展，是未来必不可少的趋势。

三、结论

综上所述，随着科技的发展，UPS电源系统也会不断的进行更新，其主要的发展趋势是数字领域、智能领域、以及网络领域。数字化、智能化、网络化是UPS未来的发展方向，其具有安全、稳定、高效、可靠等功能，能够促进电力行业的发展。

参考文献：

[1]王力坚.UPS蓄电池实时在线监测若干问题研究[J].电气应用，2010（14）.