UPS电源的工作原理和作用介绍
一、UPS电源的作用
UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。[1]
UPS是在电网电压跌落或者中断时保证用电设备的持续运行。目前，UPS作为后备电源，在医院、银行以及数据管理等领域得到非常广泛的应用，在电网电压中断时发挥着不可替代的作用。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。如图1所示。
二、工作原理
典型的UPS系统框图如图1所示，它的基本结构是一套将交流电变为直流电的整流器和充电器，以及把直流电再变为交流电的逆变器，电池在交流电正常供电时贮存能量且维持在一个正常的充电电压上，一旦市电供电中断时，蓄电池立即对逆变器供电以保证UPS电源交流输出电压。下面几种简图示意了UPS的各种工作情况(以在线式UPS电源为例)。
（1）市电在UPS所允许的范围内正常供电时，如图2所示，粗线描绘了电源能量的流向。
（2）主电源故障即市电被切断后，电源将瞬间改由逆变器提供能量如图3所示。
（3）当所带负载过大或电源内逆变器出现故障时，UPS将打开旁路由主电源直接供电，如图4所示。
三、连接方式
（1）单台UPS电源能够供给全部负载，连接图如系统的原理图，连接方法较简单。
（2）总负载功率需要二台或更多台UPS电源供给，如图5所示，这种连接方式称作并联无备份方式。
（3）二台或二台以上UPS电源其总容比负载总容量要多，但该系统比负载总容量必须多一台UPS电源的容量，任何一台UPS电源故障时，其余仍能供给全部负载，如图6所示。这种连接方式称作并联有备份方式。
（4）整个UPS电源系统出现故障后，市电将UPS电源脱开，直接接通负载，且不影响UPS电源系统的维修，这种线路设计如图7所示。
当UPS电源系统无故障时，维修开关打开，输入开关、输出开关闭合；当UPS电源系统故障时，维修开关闭合，输入开关、输出开关打开。这样，保证了用电负载的正常工作，而又不影响对UPS电源系统故障的在线维修。
四、UPS电源的三大作用
1、稳压
UPS具有很好的稳压功能。高档的UPS电源，会将市电稳压后供应给负载使用，相当于一台交流市电稳压器。当市电中断时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变器转换成稳定的220V向负载继续供电。所以具有稳压功能。
低档的UPS电源，仅仅将市电直通到负载，没有交流稳压功能。当市电中断时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变器转换成稳定的220V向负载继续供电。所以对市电没有交流稳压功能，但对逆变交流，具有稳压功能。
UPS电源分为在线式UPS电源和后备式UPS电源，一般家用电脑配备的就是属于后备式UPS电源的，它属于备用电源的一种;后备式的是带稳压部分的，采用的是继电器换挡稳压方式，稳压效果很差，不能算稳压器。
2、滤波
为了提高离线式UPS的利用率并改善其所在场合的电网电能质量,研究了具有有源滤波功能的UPS电源。其本质是对离线式UPS的一种改进,在基本不增加硬件成本的情况下,同时实现不间断供电和有源滤波功能。系统可根据电网状况,分别工作于APF模式和UPS模式。
UPS电源专用滤波器解决UPS电源谐波问题。滤除UPS电源产生的谐波,谐波电流畸变率降到5%~10%。UPS电源专用滤波器提高系统可靠性,有效降低重负荷时负荷率,减小视在电流,抑制谐波畸变,降低暂态过电压,减小电压电流变化率,保证用电可靠性。
UPS电源专用滤波器可以提高UPS节能现象,不仅提高功率因数,减少视在电流,又可以明显降低高次谐波畸变,减少高次谐波损耗。
3、不间断供电
不间断电源UPS在断电之后可以提供一段时间的电能，在线式UPS不间断电源的供电来源，离不开蓄电池的支持，如果在线式UPS不间断电源没有蓄电池，UPS不间断电源相当于一个稳压电源，正是因为有了蓄电池，在市电异常或者断电时，蓄电池通过逆变器将化学能专为交流电能输送出去给负载提供电源，使得用电设备不受停电的影响继续正常运行。
总的来说，UPS就是为了解决不间断供电而设置的，UPS的三大基本功能：稳压，滤波，不间断。
在市电供电时，它是稳压器和滤波器的作用，以消除或削弱市电的干扰，保证设备正常的工作;
在市电中断时，它又可以通过把它的直流供电部分提供的直流电转化为完美的交流电供负载使用，其中由市电供电转电池供电一般为零时间切换，这样就使负载设备在感觉不到任何变化的同时保持运行，真正保证了设备的不间断运行。
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