不間斷UPS電源?交流不間斷電源設備有逆變器和UPS兩種，小容量設備可采用逆變器或UPS，大容量設備一般都采用UPS。UPS是英文UninterruptiblePowerSystem的縮寫，即不間斷電源系統，但人們一般習慣將其簡稱為UPS電源。UPS電源不僅能提供不間斷的交流電源，還具備對交流市電電源進行凈化的功能。UPS電源廣泛應用于計算機機房、數據（網管）中心等場所。在電信網絡中，UPS電源設備主要用于為數據網絡設備、智能網設備、支撐系統、增值業務系統、網管系統等供電。第一節UPS的分類??????8.1UPS的分類對UPS的常見分類如下：按輸出波形分為：方波（準正弦波）、階梯波和正弦波。按輸出電壓的相數可分為：單相和三相。按輸入輸出的方式可分為：單進單出、三進單出、三進三出。按不停電供電方式可分為：后備式、在線式和在線互動式。第一節UPS的分類??????1.1UPS的分類對UPS的常見分類如下：按輸出波形分為：方波（準正弦波）、階梯波和正弦波。按輸出電壓的相數可分為：單相和三相。按輸入輸出的方式可分為：單進單出、三進單出、三進三出。按不停電供電方式可分為：后備式、在線式和在線互動式。第二節常用UPS結構形式及特點????當前市場上普遍應用的主流產品是靜止變換型UPS，包括后備式，在線互動式和在線式。這里僅就這兩種電路形式的UPS的電路結構、功能部件和性能特點進行扼要說明和比較。1.2.1后備式后備式是相對在線式而言，區分方法是看逆變器是否工作。當交流輸入電源正常時，UPS只是將輸入電源過濾后輸出，同時通過充電器為電池充電；交流輸入電源中斷后，UPS切換為電池和逆變器電路供電。逆變器只有在交流輸入電源中斷后才開始工作。后備式電路結構如圖所示。后備式是靜止式UPS的最初形式，應用廣泛，技術成熟，一般只用于小功率供電的范圍。第二節常用UPS結構形式及特點220±4％～±10％V市電負載175～264V充電器逆變器電池組?后備式電路結構框圖第二節常用UPS結構形式及特點?????????????（1）功能部件①充電器：市電正常時，對蓄電池充電并浮充，如果是長延時UPS，就要求它有較強的充電能力，或者外加相應容量的附加充電器。②DC-AC逆變器：市電正常時，逆變器不工作；市電掉電時，由它將直流電壓（電池供給）變成符合負載要求的交流電壓，電壓波形有方波、準方波、正弦波三種形式。③輸出轉換開關：市電正常時，接通輸入電源向負載供電；市電掉電時，斷開電網，接通逆變器，繼續向負載供電。（2）性能特點①當市電正常時，效率高，可達98％以上。②當市電正常時，輸入功率因數和輸入電流諧波取決于負載電流，UPS本身不產生附加輸入功率因數和諧波電流失真。③當市電正常時，輸出能力強，對負載電流波峰系數、浪涌電流系數、輸出功率因數、過載等都沒有嚴格的限制。④當市電正常時，輸出電壓精度和穩定度差，但能滿足一般負載的供電要求。⑤市電掉電時，輸出有轉換時間，一般可做到4-10ms左右。⑥當市電正常時，整機要靠附加濾波電路提高UPS雙向抗干擾功能。⑦電路簡單、成本低、可靠性高。⑧輸出轉換開關受切換電流能力和動作時間的限制，UPS輸出功率做大有一定困難，一般多在2kVA以下。第二節常用UPS結構形式及特點??1.2.2．傳統雙變換在線式目前，大功率UPS仍多采用傳統雙變換在線式電路結構，它屬于串聯功率調整傳輸方式。圖6.2是傳統雙變換在線式UPS的電路結構框圖。它是在線式UPS的最初形式，因此稱之為傳統在線式。它的基本設計思想是，市電存在時，將市電交流電通過整流濾波電路變換為直流電，然后再將直流電通過DC/AC逆變器變換成純凈穩定的正弦波電壓向負載供電。后備電池接在直流母線上，市電掉電后，由電池逆變后給負載繼續供電。下面，具體介紹其功能和特點。第二節常用UPS結構形式及特點維修開關旁路輸入空開1市電輸入空開輸入EMI整流逆變切換開關輸出EMI2負載34充電器電池組?傳統雙變換在線式UPS的電路結構圖第二節常用UPS結構形式及特點??（1）功能部件①整流器：當市電存在時，實現AC/DC的轉換功能，一方面向DC/AC逆變器提供能量，同時還向蓄電池充電。由于整流電路把市電輸入電流變成脈沖波，輸入電流諧波成分大，造成輸入功率因數低，因此需要附加奇次諧波濾波器。在三相電路中，可增加一個輸入隔離變壓器，變壓器的次級有兩個匝數相同的繞組，一個采用三角形接法，另一個采用星型接法，將這兩組分別整流，再配以相應的濾波器，就構成了12脈沖整流。為了進一步提高輸入功率因數，減小對電網的污染，當前在中小功率的傳統雙變換UPS中，開始使用高頻整流（PFC）電路，可將輸入功率因數提高到0.99。第二節常用UPS結構形式及特點??②逆變器：完成DC/AC的轉換功能，向輸出端提供高質量電源，無論由市電供電或轉由電池供電，逆變器都在線工作。在市電逆變和電池逆變這兩種工作狀態相互轉換時，輸出電壓切換時間為零。在小功率單相雙變換UPS中，由于電池電壓低，逆變器輸出需要采用隔離變壓器，把電壓提升到負載所需要的額定電壓220V。在三相大功率UPS中，輸出DC/AC逆變器多采用全橋電路，除了提升電壓的要求外，還因為全橋電路沒有零電位輸出，所以必須在逆變器輸出端加隔離變壓器，變壓器初級為三角形接法，分別接在全橋電路的3個橋臂的中點，次級則用星型接法，形成三相四線制電源供給負載。③靜態旁路開關：由正反極性并接的可控硅構成，當逆變器過載或發生故障時，逆變器切斷輸出，靜態開關自動轉換接通，由市電直接向負載供電。靜態開關為智能型大功率無觸點開關，轉換時間在2-3ms。第二節常用UPS結構形式及特點?????（2）性能特點①不管有無市電，負載的全部功率都由DC/AC逆變器提供；保證高質量的電源輸出。市電掉電時，輸出電壓不受任何影響，沒有轉換時間，具備典型的在線式UPS功能。②由于負載功率100％都由逆變器負擔，因而UPS的輸出能力不理想，對負載提出限制條件，如負載電流峰值因數、過載能力和輸出功率因數等。③輸入可控整流器使UPS輸入功率因數低，一般為0.7-0.8，無功損耗大，輸入電流諧波成分大于等于30%，對電網產生極大的污染。當然，若使用高頻整流技術（功率因數校正技術），可把輸入功率因數提高到接近1，輸入諧波電流也將降到5％以下；若在三相UPS中用12脈沖整流只能將輸入功率因數做到0.95，電流諧波成分降至10％左右，且成本高。④市電正常時，串聯的兩個變換器都承擔100％的負載功率，所以UPS整機效率低。第二節常用UPS結構形式及特點?（2）性能特點????①不管有無市電，負載的全部功率都由DC/AC逆變器提供；保證高質量的電源輸出。市電掉電時，輸出電壓不受任何影響，沒有轉換時間，具備典型的在線式UPS功能。②由于負載功率100％都由逆變器負擔，因而UPS的輸出能力不理想，對負載提出限制條件，如負載電流峰值因數、過載能力和輸出功率因數等。③輸入可控整流器使UPS輸入功率因數低，一般為0.7-0.8，無功損耗大，輸入電流諧波成分大于等于30%，對電網產生極大的污染。當然，若使用高頻整流技術（功率因數校正技術），可把輸入功率因數提高到接近1，輸入諧波電流也將降到5％以下；若在三相UPS中用12脈沖整流只能將輸入功率因數做到0.95，電流諧波成分降至10％左右，且成本高。④市電正常時，串聯的兩個變換器都承擔100％的負載功率，所以UPS整機效率低。第二節常用UPS結構形式及特點?（2）性能特點????①不管有無市電，負載的全部功率都由DC/AC逆變器提供；保證高質量的電源輸出。市電掉電時，輸出電壓不受任何影響，沒有轉換時間，具備典型的在線式UPS功能。②由于負載功率100％都由逆變器負擔，因而UPS的輸出能力不理想，對負載提出限制條件，如負載電流峰值因數、過載能力和輸出功率因數等。③輸入可控整流器使UPS輸入功率因數低，一般為0.7-0.8，無功損耗大，輸入電流諧波成分大于等于30%，對電網產生極大的污染。當然，若使用高頻整流技術（功率因數校正技術），可把輸入功率因數提高到接近1，輸入諧波電流也將降到5％以下；若在三相UPS中用12脈沖整流只能將輸入功率因數做到0.95，電流諧波成分降至10％左右，且成本高。④市電正常時，串聯的兩個變換器都承擔100％的負載功率，所以UPS整機效率低。第三節UPS電源系統的組成???????UPS電源主要由7部分組成，即輸入整流濾波電路、功率因數校正電路、蓄電池組、充電電路、逆變器電路、靜態開關電路、控制監測顯示及保護電路。1．輸入整流濾波電路UPS電源內部蓄電池、逆變器及控制電路均需要直流電，這就要求UPS電源內部必須有整流及濾波電路。整流電路的主要功能是：（1）將交流電變換為直流電；（2）具有輸出電壓保持能力；（3）抑制電網的干擾信號。整流電路主要有單相半波、單相全波和單相橋式整流，三相半波、三相橋式（全波）整流及6脈沖整流，6相全波整流及12脈沖整流等。濾波電路由一級或多級濾波電路構成，其基本形式是在整流輸出端加濾波電容或電感扼流線圈。在UPS電源中常采用電容、電感組成的L·C濾波器。第三節UPS電源系統的組成???????UPS電源主要由7部分組成，即輸入整流濾波電路、功率因數校正電路、蓄電池組、充電電路、逆變器電路、靜態開關電路、控制監測顯示及保護電路。1．輸入整流濾波電路UPS電源內部蓄電池、逆變器及控制電路均需要直流電，這就要求UPS電源內部必須有整流及濾波電路。整流電路的主要功能是：（1）將交流電變換為直流電；（2）具有輸出電壓保持能力；（3）抑制電網的干擾信號。整流電路主要有單相半波、單相全波和單相橋式整流，三相半波、三相橋式（全波）整流及6脈沖整流，6相全波整流及12脈沖整流等。濾波電路由一級或多級濾波電路構成，其基本形式是在整流輸出端加濾波電容或電感扼流線圈。在UPS電源中常采用電容、電感組成的L·C濾波器。第三節UPS電源系統的組成??????2．功率因數校正電路在UPS電源中，交流輸入市電經整流器整流后變換為脈動直流，然后采用大容量的電容器進行濾波，在電容器充電期間勢必會形成尖峰脈沖，引起電流波形畸變，從而導致功率因數下降，并產生高次諧波，對電網造成干擾。功率因數校正電路的作用就是提高功率因數，降低諧波干擾，使輸入電流成為與輸入電壓接近同相位的正弦波。3．蓄電池組蓄電池組是UPS的心臟，沒有蓄電池組的UPS電源只能稱作交流穩壓穩頻電源。當市電正常時，蓄電池由整流器（獨立充電器）對其充電，將電能轉化為化學能而儲存起來；當市電供應中斷時，UPS電源由蓄電池向逆變器供電，此時蓄電池通過放電將化學能轉化為電能，保證UPS電源輸出的不中斷。目前UPS電源中廣泛使用的是閥控密封式鉛酸蓄電池。4．充電電路UPS中的充電器將蓄電池放電后損失的能量重新補充，在充電過程中，充電器的控制電路檢測整個充電過程，一般在充電階段是恒流充電過程，隨著電池電壓的上升，當蓄電池的電壓達到浮充電壓以后，充電器工作在恒壓階段，直到電池充滿為止。因此，充電電路的反饋回路一般有兩個，一個作為電流反饋，另一個是電壓反饋。主電路一般采用開關型電路，其類型一般有兩種：降壓電路和升壓電路。第三節UPS電源系統的組成?????5．逆變電路UPS逆變器的功能是將由市電整流所得的直流電壓或蓄電池電壓變換成交流電壓。在后備式UPS中其逆變器輸出波形一般為準方波，而在在線式UPS中其逆變器輸出多為正弦脈寬調制波（PWM），該波形經LC低通濾波器濾波得到標準正弦波。在線式UPS多采用橋式逆變器，根據要求的不同又分半橋逆變器和全橋逆變器。6．靜態開關電路靜態開關是UPS的保護設備和供電轉換器件，它一方面保護UPS和負載，另一方面作為市電旁路供電和逆變器供電的轉換器件。當UPS輸出過載時，為了保護逆變器，通過靜態開關將輸出由逆變器切換到市電；當逆變器出現故障時，為了保證負載不斷電，通過靜態開關將輸出切換到市電。小型UPS一般采用快速繼電器作為靜態開關，大中型UPS則采用一對反向并聯的快速可控硅作為靜態開關。第三節UPS電源系統的組成??7．控制、監測、顯示及保護電路控制是UPS電源的神經中樞，其輸出電壓精度高低、波形失真度大小以及可靠性的高低均與控制電路密切相關?？刂齐娐分饕蠵WM產生電路、閉環調壓電路、同步鎖相電路等。為了使UPS電源可靠工作，它應具有較為完善的保護電路，一般的UPS電源都具有電池電壓過低自動保護電路、逆變器輸出過載或短路自動保護電路、逆變器過壓輸出自動保護電路、市電輸入電壓過高自動保護電路和UPS電源延遲啟動自動保護電路等保護電路。為了隨時掌握和了解UPS工作狀態和運行情況，UPS電源一般還設有監測電路、顯示電路及告警電路。UPS電池?UPS電池與通信用電池比較通信用設計取向設計壽命鉛膏配方隔板長時間、小電流、深放電10年以上長壽命配方，循環壽命長長壽命隔板，較厚UPS用短時間、大電流放電、淺放電3～5年大功率配方，循環壽命短大孔徑隔板，較薄，小電流深放電易造成枝晶短路，壽命終止。過放電恢復能力密封方式容量19板柵