UPS的工作原理和發展趨勢分析

趙延松

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714179

摘要：隨著用電需要的增大，社會對用電安全的要求越高。本文針對UPS的工作原理與發展趨勢進行研究，論述了UPS的工作原理與分類，以及UPS的發展趨勢分析。

關鍵詞：工作原理；發展趨勢；UPS；分析

UPS不間斷電源，能夠保證在供電系統出現故障的情況下，啟用蓄電池維持系統的正常電力輸送。其能夠對系統的控制軟件，以及輸配電設備進行良好的保護，具有穩壓作用。UPS電源具有良好的市場發展前景，隨著科學技術的發展，其將會不斷的更新完善。

一、UPS的工作原理與分類

（一）UPS的分類

我國市場上的UPS類型，主要包括在線互動式類型、雙變換在線式UPS電源、以及后備式類型。后備式UPS電路，其結構較為簡單，功能不全面，無法有效的解決電壓不穩定、波形變化不規律、以及電網侵入干擾等問題。因此后備式UPS電路的使用范圍較小，隨著先進技術的出現，其市場占有量逐漸減少。在線互動式UPS電源，其主要是利用變壓器進行操作，具有較好的穩壓作用。當電流進入變壓器之后，其能夠在穩壓電路之下，拉入適合的變壓器抽頭，并且能夠在雙向變換器的作用下，通過蓄電池的功能，實現對輸出電壓的控制，從而達到穩壓的效果。若市電掉電，蓄電池會自動啟動，通過雙向變壓器，繼續供電，從而保證電能的持續供應。但是隨著新技術的發展，以上兩種UPS機型的市場在不斷縮小。雙變換在線式UPS電源，其整流器一般為可控硅整流器，也有各別采用IGBTPWMDSP高頻變換整流器。在市電正常的情況下，其能夠通過AC>DC的轉換功能，向DC>AC供電，并且同時能夠實現蓄電池的充電。若發生逆變，其能夠完成DC>AC的轉換，從而提供供電質量。雙變換在線式UPS電源，無論是在市電的情況下，還是在蓄電池供電的情況下，二者之間的轉換時間為零。由于科技的發展，產生一種新的技術，其將電壓補償原理應用于雙變換在線式UPS電源，從而形成新的結構模式，叫做雙逆變電壓補償在線式UPS電源。

（二）UPS的工作原理

UPS電源主要由儲能、整流、變換、以及控制開關構成。其工作原理，在市電正常的情況下，UPS電源能夠將電壓進行處理，穩壓之后在提供給負載進行使用，并且能夠同時對蓄電池進行電源補充，保證蓄電池的電能。若是市電發生故障導致中斷，此時UPS能夠將蓄電池的電壓轉變為220V的安全電壓，持續供電操作，保證負載的正常運行，保護負載軟件設備的安全，使其不受電源故障的危害。UPS電源ACDC的變換，能夠將電網中的交流電經自耦變壓器進行降壓處理，使其在安全的范圍內，并對其進行全波整流，將濾波變換為直流電壓，再去提供給逆變電路。ACDC的啟動，采用的是軟啟動電路。能夠對電路進行有效的保護，防止開機時電壓對電網系統的影響。DCAC逆變電路，利用的是大功率IGBT模式全橋逆變電路，其特點是擁有較大的功率余量，能夠在動態范圍輸出時，使得輸出的抗阻較小，反應靈敏。利用快速短路保護技術，以及高頻調制限流技術，能夠使得逆變器在負載沖擊、以及供電電壓不斷變換的情況下，仍可以安全的運行。整機功能控制的核心是控制驅動，起可以對供電系統進行保護、檢測、監督、以及現實驅動信號，并且能夠實現SPWM正弦脈寬調控控制。而動態雙重電壓反饋與靜態的反饋，能夠有效的改善逆變器的動態穩定，以及靜態穩定。UPS的工作原理，如圖所示。

二、UPS的發展趨勢分析

（一）UPS的數字化發展

UPS的數字化發展，主要表現為以下幾方面。（1）在控制技術中融入，數字信號處理器DSP控制理念，從而使得輸入電流正弦化，并且保持與市電電壓同步。實現UPS高功率因數輸入，抵消市電的諧波污染，從而能夠有效的組織電能的損耗，加強電能的利用率，節約能源減小電能使用成本，有利于環境保護。（2）運用正弦波直接反饋技術，在逆變器控制電路中快速的進行調節，其效果遠遠超過傳統的模擬反饋技術。其可以同小的輸出率波器聯合使用，對大于20KHZ的SPWM進行有效的控制，使UPS能夠及時的進行做出反映。采用逆流保護技術，在逆變器電路保護過程中，能夠對電壓進行有效的調節，使得逆變器具有較大的過載能力，能夠接受100%的負載不平衡，具有強大的電路保護作用。

（二）UPS的智能化發展

UPS的智能化發展，主要是依靠系統的自動控制軟件，對供電情況進行控制、監督，若出現故障及時進行處理，對蓄電池進行安全管理等。其是將UPS通過RS232C接口與PC機串口相連，通過PC機內部的控制軟件，對UPS系統進行管理。其操作的過程是，UPS系統接收到PC端發送的查詢命令，UPS在一定的時間內返回收集參數的信息，PC端通過對信息的分析，從而去判斷故障的位置以及原因，并且在需要的情況下，通知工作人員進行處理，從而去保障系統的安全。

（三）UPS的網絡化發展

UPS的網絡化發展，主要是在計算機網絡的模式下，通過網絡技術實現對UPS的管理，建立起網絡與UPS之間的聯系。若是UPS電源出現故障，UPS內部處理器會將故障信息傳達到，其所對應的控制計算機，計算機會做出故障反映，提醒工作人員進行處理。還可以在UPS系統上面安裝通訊適配器，并且記錄IP地址，工作人員可以根據IP地質對UPS電源情況進行實時監控，從而去控制UPS的參數?？梢酝ㄟ^計算機，來控制UPS系統的開關，并且將完成的程序，以及收集的信息進行自動存儲，提高數據的安全性。UPS的網絡化發展，是未來必不可少的趨勢。

三、結論

綜上所述，隨著科技的發展，UPS電源系統也會不斷的進行更新，其主要的發展趨勢是數字領域、智能領域、以及網絡領域。數字化、智能化、網絡化是UPS未來的發展方向，其具有安全、穩定、高效、可靠等功能，能夠促進電力行業的發展。

參考文獻：

[1]王力堅.UPS蓄電池實時在線監測若干問題研究[J].電氣應用，2010（14）.