UPS結(jié)構工作原理分類及維修實例

【摘要】本文介紹了UPS的基本組成，工作原理、分類、及維修實例做了簡要闡述。

【關鍵詞】UPS；工作原理； 維修實例

Abstract：This paper introduces the basic structure of UPS，briefly introduces the working principle，classification，and repair examples.

Keywords：UPS；Working principle；Repair example

隨著科學技術的發(fā)展，UPS在各行各業(yè)中使用也越來越廣泛，主要應用于政府、金融、電信、電力、醫(yī)療、交通、制造等行業(yè)。其中在醫(yī)院中使用有放射科CT、拍片機，檢驗科大型生化儀，B超室B超機，手術室麻醉機，重癥監(jiān)護室呼吸機等作為一種常見的輔助設備，可以有效的防止因市電中斷造成不必要的損失。

一、UPS的基本組成

UPS（Uninterruptible Power System），意為不間斷電源系統(tǒng)，是一種能為負載提供連續(xù)電能的供電系統(tǒng)。UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分，主機和蓄電池。

主機由：整流、逆變器和旁路裝置。其整流器是市電輸入后經(jīng)隔離變壓器降壓，然后經(jīng)整流模塊可控整流，使其輸出幅度基本不變的整流電壓。逆變器為主機的核心，將直流電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的交流電源，逆變器的振蕩頻率越穩(wěn)定系統(tǒng)的頻率也越穩(wěn)定，從而能夠提供恒壓恒頻的不間斷電源。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護，設計了旁路裝置允許自動或手動將電源切換到旁路開關。

儲能蓄電池：當UPS輸入的市電中斷時，由儲存在電池中的電能來對負載供電。根據(jù)UPS的功率不同，蓄電池可以放置在UPS機柜內(nèi)，或獨立的電池柜內(nèi)，且配置的電池的數(shù)量也不盡相同。

二、UPS的工作原理

當市電輸入正常時，UPS將電網(wǎng)交流電經(jīng)輸入隔離變壓器降壓、整流器整流把交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）經(jīng)濾波后供給逆變器，同時它還向蓄電池充電，當市電中斷或者發(fā)生故障時，UPS立即將機內(nèi)電池的電能，通過逆變器將直流（DC）轉(zhuǎn)化交流（AC）向負載繼續(xù)供應交流電，使負載維持正常工作并保護負載不受損壞。工作過程：交流電（AC）→直流電（DC）→交流電（AC）。

還有重要作用的控制電路，它是UPS比不可以少的電路起著至關重要的作用，將連接UPS各個部分連接起來控制整個UPS正常工作，同時還具有系統(tǒng)檢測、反饋保護、數(shù)據(jù)同步以及各種開關和控制顯示面板等信號監(jiān)測作用，還完成脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋，極大地改善了UPS的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。

三、UPS的分類

UPS電源包括了三種類型：在線式、后備式和在線互動式。

1.在線式。

其工作原理是將輸入的市電轉(zhuǎn)化為直流電給蓄電池充電，同時逆變電路將此直流電逆變?yōu)榻涣麟姙樨撦d供電，經(jīng)過了交流到直流再到交流的轉(zhuǎn)換過程。當市電中斷時，UPS能馬上將其存儲的電池電能通過逆變器轉(zhuǎn)化為交流電對負載進行供電。由于逆變器一直在工作狀態(tài)，所以無論是在市電供電正常或是市電中斷，還是蓄電池供電期間，不存在切換時間問題，從而達到了具有較強保護功能輸出電壓零中斷的切換目的，有效地保證輸出不間斷的電源，全面解決市電中存在的電源故障，提供高層次的電源保護。因此，適用于對電源有嚴格要求的場合。

2.后備式。

在市電供電時由旁路開關直接輸出，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，并將蓄電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，后備式UPS也被稱為離線式UPS。因后備式有切換時間，所以主要適用于市電波動不大，對供電質(zhì)量要求不高的場合。

3.在線互動式。

又稱線上交錯式，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作狀態(tài)給蓄電池充電，在市電異常時逆變器轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將蓄電池電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出。最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能，可以方便地與計算機連接，進行UPS的智能化管理，方便用戶可直接從計算機上直接讀取UPS數(shù)據(jù)。本身具備升壓和減壓補償電路，在市電的供電狀況不理想時，即時校正，減少不必要的切換，延長電池壽命。

四、UPS的維修實例

一般情況下，UPS的故障應該根據(jù)前面板的LCD顯示屏及LED指示燈的情況分析與排查，首先根據(jù)故障現(xiàn)象在未打開機箱蓋的情況下，查找原因能否確定故障，然后再打開機箱蓋進行故障的維修。UPS主機常見的故障主要有不逆變、不穩(wěn)壓、不充電、不能用市電、死機、風扇不轉(zhuǎn)等幾種。在檢修UPS時，應首先檢查蓄電池，其次是主機電路，當確定是主機電路故障后，應先查市電穩(wěn)壓供電電路，然后查逆變電路。

實例一：

醫(yī)院服務器機房有山特20KVA的UPS在不到五分鐘內(nèi)連續(xù)兩次市電中斷，兩次蓄電池低電量指示燈紅燈亮起警告，蜂鳴器鳴叫報警，之后UPS立即關機，導致機房服務器斷電未起到保護作用。打開蓄電池柜直接看到有幾節(jié)蓄電池變形突起膨脹，未變形蓄電池經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)性能也嚴重變差，不能維持對服務器的供電，造成服務器供電中斷。此時只要更換膨脹和不良蓄電池，就可恢復正常。檢查蓄電池，一是測電壓，二是測容量，用蓄電池內(nèi)阻測試儀檢查蓄電池的容量，蓄電池的容量隨著時間會逐漸降低。

實例二：

手術室和重癥監(jiān)護室共用一臺山特60KVA的UPS損壞致停電，造成呼吸機燒毀。進入UPS房間聞到燒焦的味道，房間里很悶熱，初步判斷是因房間散熱不好溫度到過高，導致UPS主機燒毀，主機燒毀后未能自動切換到旁路開關供電，手動切換到維修旁路開關繼續(xù)供應電源，使手術室和重癥監(jiān)護室恢復供電。此時UPS內(nèi)部將不存有電力，維護人員可以安全地進行維修。然后打開主機外殼看到主機中的有燒毀的電路板，經(jīng)過檢測逆變電路和充電電路燒毀。將燒毀部分電路更換后，打開主機LCD顯示屏數(shù)據(jù)顯示正常，測量充電電路輸出電壓為324V屬于正常電壓（正常時對單塊12V的蓄電池來說充電電壓為13.5V，對于串聯(lián)的24塊蓄電池來說是324V測量）。檢測逆變電路，用蓄電池給逆變電路供電有220V交流電壓輸出，說明蓄電池直流電壓能正常轉(zhuǎn)變?yōu)?20V交流電壓，逆變電路修理完成。先接上100W燈泡能持續(xù)正常發(fā)光，再接上手術室和重癥監(jiān)護室設備也能正常工作，最后從維修旁路切換到工作通路一切正常修理完成。由于UPS具有逆變成市電的功能，維修時一定要注意安全。

不間斷電源作為醫(yī)院輔助設備之一，其機器能否正常使用極為重要。因此，維修人員應熟練掌握常見故障處理和檢修方法，制定為維護計劃，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，有效解決問題，保證的良好運行，有著非常重要的意義。

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