UPS电源工作原理及使用注意事项

陈化祚

摘 要：UPS是英语Uninterruptiable Power Supply的缩写，译为不间断电源。由20世纪60年代的旋转发电机发展到目前的具有一定智能化程度的静止式全电子电路，它也是随着电子技术特别是功率器件和自动控制技术的飞速发展而日趋成熟的。

关键词：UPS电源；后备式UPS；在线式UPS

一、UPS基本功能

（一）市电中断供电时，能不间断供电

（二）始终向负载提供高质量的交流电源，达到稳压、稳频，抑制浪涌、尖峰、电噪音，补偿电压下陷、长期低压等因素干扰。

1、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，可避免开机时对电网的冲击。

2、DC - AC 逆变电路：采用大功率IGB T 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和快速短路保护技术，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。

3、控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、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。

二、UPS电源分类

UPS电源按其工作方式可分为后备式UPS和在线式UPS两大类；而按其输出波形又可分为方波输出UPS和正弦波输出UPS两种。

（一）后备式UPS

后备式UPS电源的定义是：当输入、负载及UPS本身都正常工作时，UPS仅仅是将市电做简单的升压，降压和滤波处理，然后直接输出给负载使用，只有当输入电源不符合要求时，UPS才将电池的直流逆变成交流电，输出给负载使用。

后备式UPS不间断电源的优点是：运行效率高、噪音低、价格相对便宜，主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合。

（二）在线式UPS电源

在线式UPS电源的定义是：当输入、负载和UPS本身都正常工作时，UPS电源将输入的交流市电先通过整流器变成直流电，然后通过逆变器将直流电逆变成交流电，输出标准的稳定的纯净的正弦波电源，也即在一切都正常的情况下，负载得到的是由逆变器输出的高质量的正弦波电源。

在线式UPS电源与后备式UPS电源相比，在线式UPS电源的供电质量明显优于后备式UPS电源，因为它可以实现对负载的稳频、稳压供电，且在由市电供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。

（三）方波输出UPS和正弦波输出UPS的特点

方波输出的UPS电源带负载能力差（负载量仅为额定负载的40～60%），不能带电感性负载。如所带的负载过大，方波输出电压中包含的三次谐波成份将使流入负载中的容性电流增大，严重时会损坏负载的电源滤波电容。正弦波输出的UPS电源的输出电压波形畸变度与负载量之间的关系没有方波输出UPS电源那样明显，带负载能力相对较强，并能带微电感性负载。不管那种类型的UPS电源，当它们处于逆变器供电状态时，除非迫不得已，一般不要满载或超载运行，否则会使UPS电源的故障率明显增多

三、UPS电源的使用须有一套严格科学的操作规程

1、UPS电源的场所摆放应避免阳光直射，并留有足够的通风空间，同时，禁止在UPS输出端口接带有感性的负载。

2、使用UPS电源时，应务必遵守厂家的产品说明书有关规定，保证所接的火线、零线、地线符合要求，用户不得随意改变其相互的顺序。

3、严格按照正确的开机、关机顺序进行工作，避免因负载突然加上或突然减载时，UPS电源的电压输出波动大，而使UPS电源无法正常工作。

4、禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后，至少等待6秒钟后才能开启UPS电源，否则，UPS电源可能进入"启动失败"的状态，即UPS电源进入既无市电输出，又无逆变输出的状态。

5、禁止超负载使用，厂家建议：UPS电源的最大启动负载最好控制在80%之内，如果超载使用，在逆变状态下，时常会击穿逆变三极管。实践证明：对于绝大多数UPS电源而言，将其负载控制在30%～60%额定输出功率范围内是最佳工作方式。

6、定期对UPS电源进行维护工作：清除机内的积尘，测量蓄电池组的电压，更换不合格的电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。

四、UPS电源使用过程中要注意检查设备部件

1、现场观察UPS显示控制操作面板，确认UPS电源液晶显示面板上的各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内，在显示的记錄内没有出现任何故障和报警信息。

2、检查是否有明显的过热痕迹。

3、观察UPS所带负载量，和电池后备时间是否有变化，如有变化检查有无增加负载、负载现在的运行情况和负载是否有不明故障.

4、注意UPS运行噪音是否有可疑的变化，特别注意听UPS的输入、输出隔离变压器的响声，当出现异常的“吱吱声”时，则可能存在接触不良或匝间绕组绝缘不良。当出现有低频的“钹钹声”可能变压器有偏磁现象。

5、当发现UPS的输出电压异常升高时，应检查UPS的滤波电容是否完好.如有可能，记录上述巡检结果，分析是否有任何明显的偏离正常运行状态的事情发生。

参考文献：

[1]于洪图.UPS电源的工作原理及正确使用维护[J].群众，2012（18）：55-56.endprint