不間斷電源(UPS)是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接，通過(guò)主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。它主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡(luò )系統或其他電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。[2] 

不間斷電源廣泛應用于：礦山、航天、工業(yè)、通訊、國防、醫院、計算機業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )設備、數據存儲設備、應急照明系統、鐵路、航運、交通、電廠(chǎng)、變電站、核電站、消防安全報警系統、無(wú)線(xiàn)通訊系統、程控交換機、移動(dòng)通訊、太陽(yáng)能儲存能量轉換設備、控制設備及其緊急保護系統、個(gè)人計算機等領(lǐng)域。

系統組成

典型的UPS系統框圖如圖1所示，它的基本結構是一套將交流電變?yōu)橹绷麟姷恼髌骱统潆娖?，以及把直流電再變?yōu)榻涣麟姷哪孀兤?，電池在交流電正常供電時(shí)貯存能量且維持在一個(gè)正常的充電電壓上，一旦市電供電中斷時(shí)，蓄電池立即對逆變器供電以保證UPS電源交流輸出電壓。下面幾種簡(jiǎn)圖示意了UPS的各種工作情況(以在線(xiàn)式UPS電源為例)。

（1）市電在UPS所允許的范圍內正常供電時(shí)，如圖2所示，粗線(xiàn)描繪了電源能量的流向。

（2）主電源故障即市電被切斷后，電源將瞬間改由逆變器提供能量如圖3所示。

（3）當所帶負載過(guò)大或電源內逆變器出現故障時(shí)，UPS將打開(kāi)旁路由主電源直接供電，如圖4所示。

連接方式

（1）單臺UPS電源能夠供給全部負載，連接圖如系統的原理圖，連接方法較簡(jiǎn)單。[3] 

（2）總負載功率需要二臺或更多臺UPS電源供給，如圖5所示，這種連接方式稱(chēng)作并聯(lián)無(wú)備份方式。 [3] 

（3）二臺或二臺以上UPS電源其總容比負載總容里要多，但該系統比負載總容量必須多一臺UPS電源的容量，任何一臺UPS電源故障時(shí)，其余仍能供給全部負載，如圖6所示。這種連接方式稱(chēng)作并聯(lián)有備份方式。 [3] 

（4）整個(gè)UPS電源系統出現故障后，市電將UPS電源脫開(kāi)，直接接通負載，且不影響UPS電源系統的維修，這種線(xiàn)路設計如圖7所示。 [7] 

當UPS電源系統無(wú)故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)打開(kāi)，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)閉合；當UPS電源系統故障時(shí)，維修開(kāi)關(guān)閉合，輸入開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)。這樣，保證了用電負載的正常工作，而又不影響對UPS電源系統故障的在線(xiàn)維修。

技術(shù)指標

新型UPS中的逆變器大多采用了PWM技術(shù)，同時(shí)采用了石英晶體振蕩控制逆變器的頻率，通過(guò)電壓負反饋電路確保輸出電壓的穩定。它具有開(kāi)關(guān)電源的一系列優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)精確調整脈沖寬度，保證功率穩定輸出，同時(shí)．開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的應用，也使其自身?yè)p耗大大降低。主要技術(shù)指標如下： 

（1）額定輸出功率和zui大輸出功率； 

（2）切換時(shí)間； 

（3）輸出電壓穩定度，參考值±0.5%~±2%； 

（4）輸出頻率穩定度，參考值±0.01%~±0.5%； 

（5）輸出波形純正(正弦波輸出)，電壓畸變小于1%，不存在潛波失真的問(wèn)題； 

（6）效率高、損耗低。參考指標高于90%； 

（7）無(wú)故障工作時(shí)間。由于微處理器監控技術(shù)和先進(jìn)的IGBT驅動(dòng)型SPWM等高技術(shù)的采用，目前的UPS已達到了極高的可靠性水平，對于大型UPS電源來(lái)講，其單機的年均無(wú)故障工作時(shí)間(MTBF)已超過(guò)20萬(wàn)小時(shí)。如果采用雙總線(xiàn)輸出的多機“冗余”型UPS供電系統，其MTBF可達1000萬(wàn)小時(shí)數量級。 

發(fā)展特點(diǎn)

（1）UPS采用模塊化在線(xiàn)并機擴容功能。目前多數大功率段的UPS均已經(jīng)具備冗余并機功能，UPS內部多模塊冗余并聯(lián)運行、多臺UPS組成的系統冗余運行技術(shù)，在并聯(lián)運行中，當單一模塊或單機發(fā)生故障時(shí)，其功能則自動(dòng)轉由冗余單元承擔，大大提高了UPS供電系統的可靠性。 

（2）高效率、高可靠性。提高UPS自身能效，優(yōu)化負載效率曲線(xiàn)，降低輸入電流諧波，提高功率因數。

（3）UPS的數字化、智能化。 

（4） UPS的綠色、節能、環(huán)保。節能環(huán)保已成為UPS產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng )新的指導原則。對UPS而言，輸入功率因數的高低表明其吸收電網(wǎng)有功功率的能力及對電網(wǎng)影響的程度。 

注意事項

因為其逆變器和蓄電池工作的特殊性，UPS電源的安裝和使用須有一套嚴格、科學(xué)的操作規程，才能提高工作穩定性，減少設備故障率，真正地做到設備供電不間斷。 

（1）UPS電源的安裝環(huán)境應避免陽(yáng)光直射，并留有足夠的通風(fēng)空間，保持工作環(huán)境的溫度不高于25℃。如果工作環(huán)境溫度超過(guò)25℃，每溫升增加10℃，電池的壽命就會(huì )縮短一半左右。 

（2）不宜在UPS電源的輸出端使用大功率可控硅負載、可控硅橋式整流或半波整流型負載，此類(lèi)負載易造成逆變器末級驅動(dòng)晶體管被燒毀。 

（3）嚴格按照正確的開(kāi)機、關(guān)機順序進(jìn)行操作，避免因負載突然增加或突然減少時(shí)，UPS電源的電壓輸出波動(dòng)大，從而使UPS電源無(wú)法正常工作。 

（4）禁止頻繁地關(guān)閉和開(kāi)啟UPS電源，一般要求在關(guān)閉UPS電源后，等待30秒鐘后才能開(kāi)啟UPS電源。因為造成中小型UPS電源高發(fā)故障的原因是：用戶(hù)頻繁的開(kāi)機或關(guān)機，UPS電源帶負載進(jìn)行逆變器供電和旁路供電切換期。 

（5）實(shí)踐證明：對于絕大多數UPS電源而言，將其負載控制在50%~60%額定輸出功率范圍內是zui佳工作方式。禁止超負載使用，廠(chǎng)家建議：UPS電源的zui大啟動(dòng)負載zui好控制在80%之內，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時(shí)常會(huì )擊穿逆變三極管。不宜過(guò)度輕載運行，這種情況容易因為電池放電電流過(guò)小造成電池失效。 

（6）定期對UPS電源進(jìn)行維護工作：觀(guān)察工作指示燈狀態(tài)、除塵，測量蓄電池電壓，更換不合格電池，檢查風(fēng)扇運轉情況及檢測調節UPS的系統參數等。 

（7）UPS電源比較適合于帶微電容性負載，不適合于帶電感性負載，如空調、電動(dòng)機、電鉆、風(fēng)機等。如果UPS電源負載為電阻性或電感性負載時(shí)，必須酌情減小其負載量以免超載運行。