UPS電源的工作原理詳解

UPS電源也稱不間斷電源，能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)的重要外部設(shè)備。 顧名思義UPS電源，它就是一臺(tái)這樣的機(jī)器，它在市電停止供應(yīng)的時(shí)候，能保持一段供電時(shí)間，使人們有時(shí)間存盤，再從容地關(guān)閉機(jī)器。

UPS電源按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式三大類。 UPS電源現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于：工業(yè)、通訊、國防、醫(yī)院、廣播電視、計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)終端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備等領(lǐng)域。

UPS電源工作原理

(1)在線式

在線式UPS(On-Line UPS)的運(yùn)作模式為“市電和用電設(shè)備是隔離的，市電不會(huì)直接供電給用電設(shè)備”，而是到了UPS就被轉(zhuǎn)換成直流電，再兵分兩路，一路為電池充電，另一路則轉(zhuǎn)回交流電，供電給用電設(shè)備，市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電時(shí)，電池從充電轉(zhuǎn)為供電，直到市電恢復(fù)正常才轉(zhuǎn)回充電，“UPS在用電的整個(gè)過程是全程介入的”。其優(yōu)點(diǎn)是輸出的波型和市電一樣是正弦波，而且純凈無雜訊，不受市電不穩(wěn)定的影響，可供電給“電感型負(fù)載”，例如電風(fēng)扇，只要在UPS輸出功率足夠的前題下，可以供電給任何使用市電的設(shè)備。

UPS電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，通過電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再通過高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計(jì)算機(jī)。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾;在停電時(shí)則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時(shí)間問題，適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。在線式UPS電源不同于后備式的一大優(yōu)點(diǎn)是供電持續(xù)長，一般為幾個(gè)小時(shí)，也有大到十幾個(gè)小時(shí)的，它的主要功能是可以讓您在停電的情況可像平常一樣工作，顯然，由于其功能的特殊，價(jià)格也明顯要貴一大截。這種在線式UPS比較適用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因?yàn)檫@些領(lǐng)域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

(2)后備式

后備式又稱為非在線式不間斷電源(Off-Line UPS)，它只是“備援”性質(zhì)的UPS，市電直接供電給用電設(shè)備也為電池充電(Normal Mode)，一旦市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電了，市電的回路會(huì)自動(dòng)切斷，電池的直流電會(huì)被轉(zhuǎn)換成交流電接手供電的任務(wù)(Battery Mode)，直到市電恢復(fù)正常，“UPS只有在市電停電了才會(huì)介入供電”，不過從直流電轉(zhuǎn)換的交流電是方波，只限于供電給電容型負(fù)載，如電腦和監(jiān)視器。

平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，因此后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，比較適合家庭使用。然而這種UPS存在一個(gè)切換時(shí)間問題，因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場(chǎng)所。不過實(shí)際上這個(gè)切換時(shí)間很短，一般介于2至10毫秒，而計(jì)算機(jī)本身的交換式電源供應(yīng)器在斷電時(shí)應(yīng)可維持10毫秒左右，所以個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)切換時(shí)間而出現(xiàn)問題。后備式UPS一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，主要是讓您有時(shí)間備份數(shù)據(jù)，并盡快結(jié)束手頭工作，其價(jià)格也較低。對(duì)不是太關(guān)鍵的電腦應(yīng)用，比如個(gè)人家庭用戶，就可配小功率的后備式UPS。

(3)線上交錯(cuò)式

線上交錯(cuò)式又稱為線上互動(dòng)式或在線互動(dòng)式(Line-Interactive UPS)，基本運(yùn)作方式和離線式一樣，不同之處在于線上交錯(cuò)式雖不像在線式全程介入供電，但隨時(shí)都在監(jiān)視市電的供電狀況，本身具備升壓和減壓補(bǔ)償電路，在市電的供電狀況不理想時(shí)，即時(shí)校正，減少不必要的“Battery Mode”切換，延長電池壽命。

這是一種智能化的UPS電源，所謂在線互動(dòng)式UPS，是指在輸入市電正常時(shí)，UPS的逆變器處于反向工作(即整流工作狀態(tài))，給電池組充電;在市電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動(dòng)式UPS也有轉(zhuǎn)換時(shí)間。同后備式UPS相比，在線互動(dòng)式UPS電源的保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進(jìn)行UPS的遠(yuǎn)程控制和智能化管理。可自動(dòng)偵測(cè)外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi)，如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓，提供比較穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。而且它與計(jì)算機(jī)之間可以通過數(shù)據(jù)接口(如RS-232串口)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過監(jiān)控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UPS狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。這種UPS集中了后備式UPS效率高和在線式UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想，不適合做常延時(shí)的UPS電源。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，現(xiàn)在在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的UPS不再只是單純的電源設(shè)備，而逐步成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中電源的管理中心，UPS由最初單純不間斷供電已發(fā)展到今天的智能化、多功能。新型的UPS本身融合了多種新技術(shù)， UPS不僅是提供不間斷電源的工具，而且當(dāng)作為負(fù)載的設(shè)備在無人值守時(shí)，當(dāng)市電故障后，UPS可以按照事先的約定順序關(guān)機(jī)，甚至還可以自動(dòng)發(fā)傳呼或E-mail給管理者?，F(xiàn)代的UPS與服務(wù)器上的軟件協(xié)同工作，還能實(shí)現(xiàn)事件記錄、故障告警、UPS參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分析、調(diào)節(jié)等多項(xiàng)功能，提供了完全的電源管理解決方案?，F(xiàn)在有些UPS甚至可以對(duì)環(huán)境溫度、濕度和煙霧等進(jìn)行監(jiān)視。

UPS的智能化還表現(xiàn)在加強(qiáng)UPS的節(jié)能功能即所謂“綠色UPS”上。“綠色UPS”可以減少PC系統(tǒng)使用的電能量，既降低了費(fèi)用又保護(hù)了環(huán)境。比如“綠色UPS”在檢測(cè)到打印機(jī)長時(shí)間空閑后,就會(huì)把打印機(jī)的電源關(guān)閉。當(dāng)出現(xiàn)打印排隊(duì)請(qǐng)求時(shí)，UPS可以馬上給打印機(jī)恢復(fù)供電，隨著“綠色UPS”的出現(xiàn)，為節(jié)約能源又提供了理想的解決方案.