果断收藏的干货！UPS不间断电源原理及蓄电池选配计算

后备式UPS工作原理及特点

结构简单、价格便宜、噪声低，但绝大部分时间，负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源。转换时间长，后备式UPS的逆变器不是经常工作的，因此不易掌握逆变器的动态状况，容易形成隐性故障。适合不太重要的单台PC机使用。

工作原理为：

当市电电正常时（电网电压在UPS输入电压变化范围内），一路市电通过整流器对蓄电池进行充电，而另一路市电通过自动稳压器初步稳压，吸收部分电网干扰后，再由旁路转换开关直接提供给用户。此时，蓄电池处在充电状态，直到蓄电池充满而转人浮充状态。

当电网电压或电网频率超出UPS的输入范围时，即在非正常的情况下，交流电的输入被切断，充电器停止工作，蓄电池进行放电，在控制电路的控制下逆变器开始工作，使逆变器产生220V、50Hz的交流电，此时UPS供电系统转换为由蓄电池一逆变器继续向负载供电。

后备式正弦波输出UPS的主要特点

①输出波形失真系数小于5%。当负载过轻时，其波形失真系数将有所增大，因此这种UPS的负载需达到其额定值的30%以上。

②控制电路采用了5OHz市电同步技术，在一定程度上解决了市电一逆变器之间供电转换时的交流电同步问题。目前转换时间大约为4ms。其转换时间决定了它对负载大约有4ms的供电中断，小于微型计算机允许的中断值lOms。

③处于市电供电状态时，由于市电是直接通过抗干扰滤波器对负载供电的，因此噪声较小；处于逆变器工作状态时，由于脉宽调制频率为8kHz，因此噪声偏大，一般在55dB左右。

④市电或逆变器供电时均采用同一电源变压器，其交流输出端的相线与零线的位置是固定的。

在线式UPS工作原理及特点：

不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。在线式UPS 一般为双变换结构。所谓双变换是指UPS 正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC 两次变换后再供给负载。当然为了提高的可靠性，双变换大线式UPS 一般增加了自动旁路电路。小功率采用继电器转换便能满足要求，而大功率一般为采用可控硅（SCR）方式的静态开关。功率较大的UPS在此基础上还增加了手动旁路（维修开关），用于维修时保证负载继续运行。

在线式UPS真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频供电。在线式UPS 输出的正弦波的波形失真系数小，目前一般市售产品的波形失真系数均在3%以内。当市电供电中断时，UPS 的输出不需要一个开关转换时间，因此其负载电能的供应是平滑稳定的。在线式UPS 能实现对负载的真正的不间断供电，因此从市电供电到市电中断的过程中，UPS 对负载供电的转换时间为零。由于在线式UPS 工作过程是平时对蓄电池充电，当市电供电中断或超出UPS 允许输入范围时，再由逆变器将蓄电池的电能逆变成交流电能，因此其电能的转化过程中有大约20%的电能损失，而且该过程所产生的热能又影响周围蓄电池的寿命和电路的可靠性。

传统双变换在线式UPS这是一种目前应用历史最长，认为性能最好的UPS。它的结构特点是除了具有整流器和逆变器外，还有输出隔离变压器。增加隔离变压器主要原因是：由于过去电力电子器件的限制，缺少高耐压、大电流的功率器件作逆变器，整流器变换出的直流电压不能很高，所以逆变器输出的交流电电压较低，需要输出隔离变压器再进行一次升压。因其配有输出隔离变压器，可以将负载与市电中线进行有效的隔离和缓冲。它的工作特点是交流市电经整流器变为稳压直流，经过电容滤波后由逆变器变换为纯净的交流电，再经输出隔离变压器输出稳定适用的交流电压供给负载。

在线互动式UPS工作原理及特点

在线互动式UPS 有时被称为“准在线”输出UPS。在市电正常时，在线互动式UPS 供给负载的是改善了的市电；市电故障时，负载完全由蓄电池提供的能量经逆变器变换后供电。

在线互动式UPS 中有一个双向，既可以当逆变器使用，又可作为充电器。所谓互动式就是指电源根据输入市电情况通过升降压或逆变实时调整电压输出。

在线互动式UPS与双变换式相比，由于没有经过两次变换，其功率损失明显低于双变换机，因而效率高，可达95%以上，在市电供电时过载能力可达200%。不带PFC 的双变模式UPS 由于采用可控硅（或二极管）整流，即使负载为线性负载，也会对市电产生较强的谐波电流，但互动式UPS 在带线性负载时不会对市电产生污染。这种拓朴的缺点是：

①在市电供电时，输入电压只是幅度有所改善，而输入的失真、干扰等传递给了输出；

②动态性能不好，在输入电压或负载电流突变时，输出电压突变较大，恢复到新稳态所需时间长；

③稳压精度较差，对电网适应范围窄，如要提高精度和扩大适应范围。则必须增加变压器抽头的个数；

④UPS 的输入功率因数由负载决定，如带计算机等整流性负载时，其输入功率因数也只有0.7 左右；

⑤当双向变换器作为充电器使用时，其充电电压和电流不可控，大大地降低了蓄电池的使用寿命。

串并联调整式UPS工作原理及特点

Delta 变换器是一个正弦波电流源，串接在主电路中，它的功能是提供正弦波电流，监控蓄电池组的充电电平，调整输入功率因数，以及补偿市电电压与输出电压之间的差值△U。从电路结构上讲，它是一个双向变换器，逆变时输出功率，在主电路中对输入电压进行补偿；整流时吸收功率，对输入电压进行补偿。该拓朴一般应用在三相大功率UPS 中，这种双变换电路拓朴把交流稳压技术中的电压补偿原理应用到UPS 的主电路拓朴中。在主调压的基础上，再叠加一个可大可小、可正可负

的电压，来弥补UPS 输出电压与输入市电的差异，使UPS 拓宽了市电输入范围。提高了输出稳压精度。

UPS供电方案确定

UPS系统应采用何种供电体系，起决于系统带负载的容量和输入电源要求（需要单相供电还是三相供电）。

只要负载中有一个三相负载，就必须采用三进三出的UPS系统；

如果所有的负载都是单相负载，则选用何种供电体系，起决于所有的负载的容量总合。一般来说：

10KVA容量以下系统，采用单进单出供电体系；

10~80KVA容量的系统，采用三进单出供电体系；

100KVA以上系统，采用三进三出供电体系。

在一些工厂，虽然所有的负载都是单相，但也只在10~40KVA容量的系统采用三进单出供电体系。主要原因源于《供配电系统设计规范》GB50052中的规定，是上游变压器容量和允许的不平衡电流大小决定的。

具体应采用何种供电方案，起决于系统所带负载的重要性，对于运行当中可以有计划中断或停止运行的设备，可以选用单机供电；对于运行当中不能停电的重要单电源负载，选用并机供电；对于可以接入两路UPS电源的负载，优先选用双母线供电方案。

选用具体的供电方案可以参考下表。实际运用中必须根据行业具体的项目，负载重要程度，运行中的实践经验积累，进行合理的选择。

来源：网络

免责声明：凡本公众号注明“来源”的文章、视频、图片等均转自相关媒体或网络，转载此文出于传递更多信息之目的，并不意味着赞同其观点或证实其描述。其版权归原作者和原出处所有，如有侵权，请及时通知我们，以便第一时间删除。

欢迎加入箱变/成套电气学习交流群，扫一扫下面的二维码进群

（若二维码失效，加微信3120448392）

看完了，请转发到朋友圈，分享是美德！

电气知识课堂

ID：gh_3962e54db974

送给朋友看看！喜欢的，请点

点右下角，以示鼓励~