UPS電源工作原理及使用注意事項

陳化祚

摘 要：UPS是英語Uninterruptiable Power Supply的縮寫，譯為不間斷電源。由20世紀(jì)60年代的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機發(fā)展到目前的具有一定智能化程度的靜止式全電子電路，它也是隨著電子技術(shù)特別是功率器件和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展而日趨成熟的。

關(guān)鍵詞：UPS電源；后備式UPS；在線式UPS

一、UPS基本功能

（一）市電中斷供電時，能不間斷供電

（二）始終向負(fù)載提供高質(zhì)量的交流電源，達到穩(wěn)壓、穩(wěn)頻，抑制浪涌、尖峰、電噪音，補償電壓下陷、長期低壓等因素干擾。

1、AC - DC 變換：將電網(wǎng)來的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷海┙o逆變電路。AC - DC 輸入有軟啟動電路，可避免開機時對電網(wǎng)的沖擊。

2、DC - AC 逆變電路：采用大功率IGB T 模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動態(tài)范圍內(nèi)輸出阻抗特別小，具有快速響應(yīng)特性。由于采用高頻調(diào)制限流技術(shù)和快速短路保護技術(shù)，使逆變器無論是供電電壓瞬變還是負(fù)載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。

3、控制驅(qū)動：控制驅(qū)動是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開關(guān)和顯示驅(qū)動信號外，還完成SPWM 正弦脈寬調(diào)制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋，極大地改善了逆變器的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。

二、UPS電源分類

UPS電源按其工作方式可分為后備式UPS和在線式UPS兩大類；而按其輸出波形又可分為方波輸出UPS和正弦波輸出UPS兩種。

（一）后備式UPS

后備式UPS電源的定義是：當(dāng)輸入、負(fù)載及UPS本身都正常工作時，UPS僅僅是將市電做簡單的升壓，降壓和濾波處理，然后直接輸出給負(fù)載使用，只有當(dāng)輸入電源不符合要求時，UPS才將電池的直流逆變成交流電，輸出給負(fù)載使用。

后備式UPS不間斷電源的優(yōu)點是：運行效率高、噪音低、價格相對便宜，主要適用于市電波動不大，對供電質(zhì)量要求不高的場合。

（二）在線式UPS電源

在線式UPS電源的定義是：當(dāng)輸入、負(fù)載和UPS本身都正常工作時，UPS電源將輸入的交流市電先通過整流器變成直流電，然后通過逆變器將直流電逆變成交流電，輸出標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定的純凈的正弦波電源，也即在一切都正常的情況下，負(fù)載得到的是由逆變器輸出的高質(zhì)量的正弦波電源。

在線式UPS電源與后備式UPS電源相比，在線式UPS電源的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS電源，因為它可以實現(xiàn)對負(fù)載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時，其轉(zhuǎn)換時間為零。

（三）方波輸出UPS和正弦波輸出UPS的特點

方波輸出的UPS電源帶負(fù)載能力差（負(fù)載量僅為額定負(fù)載的40～60%），不能帶電感性負(fù)載。如所帶的負(fù)載過大，方波輸出電壓中包含的三次諧波成份將使流入負(fù)載中的容性電流增大，嚴(yán)重時會損壞負(fù)載的電源濾波電容。正弦波輸出的UPS電源的輸出電壓波形畸變度與負(fù)載量之間的關(guān)系沒有方波輸出UPS電源那樣明顯，帶負(fù)載能力相對較強，并能帶微電感性負(fù)載。不管那種類型的UPS電源，當(dāng)它們處于逆變器供電狀態(tài)時，除非迫不得已，一般不要滿載或超載運行，否則會使UPS電源的故障率明顯增多

三、UPS電源的使用須有一套嚴(yán)格科學(xué)的操作規(guī)程

1、UPS電源的場所擺放應(yīng)避免陽光直射，并留有足夠的通風(fēng)空間，同時，禁止在UPS輸出端口接帶有感性的負(fù)載。

2、使用UPS電源時，應(yīng)務(wù)必遵守廠家的產(chǎn)品說明書有關(guān)規(guī)定，保證所接的火線、零線、地線符合要求，用戶不得隨意改變其相互的順序。

3、嚴(yán)格按照正確的開機、關(guān)機順序進行工作，避免因負(fù)載突然加上或突然減載時，UPS電源的電壓輸出波動大，而使UPS電源無法正常工作。

4、禁止頻繁地關(guān)閉和開啟UPS電源，一般要求在關(guān)閉UPS電源后，至少等待6秒鐘后才能開啟UPS電源，否則，UPS電源可能進入"啟動失敗"的狀態(tài)，即UPS電源進入既無市電輸出，又無逆變輸出的狀態(tài)。

5、禁止超負(fù)載使用，廠家建議：UPS電源的最大啟動負(fù)載最好控制在80%之內(nèi)，如果超載使用，在逆變狀態(tài)下，時常會擊穿逆變?nèi)龢O管。實踐證明：對于絕大多數(shù)UPS電源而言，將其負(fù)載控制在30%～60%額定輸出功率范圍內(nèi)是最佳工作方式。

6、定期對UPS電源進行維護工作：清除機內(nèi)的積塵，測量蓄電池組的電壓，更換不合格的電池，檢查風(fēng)扇運轉(zhuǎn)情況及檢測調(diào)節(jié)UPS的系統(tǒng)參數(shù)等。

四、UPS電源使用過程中要注意檢查設(shè)備部件

1、現(xiàn)場觀察UPS顯示控制操作面板，確認(rèn)UPS電源液晶顯示面板上的各項圖形顯示單元都處于正常運行狀態(tài)，所有電源的運行參數(shù)都處于正常值范圍內(nèi)，在顯示的記錄內(nèi)沒有出現(xiàn)任何故障和報警信息。

2、檢查是否有明顯的過熱痕跡。

3、觀察UPS所帶負(fù)載量，和電池后備時間是否有變化，如有變化檢查有無增加負(fù)載、負(fù)載現(xiàn)在的運行情況和負(fù)載是否有不明故障.

4、注意UPS運行噪音是否有可疑的變化，特別注意聽UPS的輸入、輸出隔離變壓器的響聲，當(dāng)出現(xiàn)異常的“吱吱聲”時，則可能存在接觸不良或匝間繞組絕緣不良。當(dāng)出現(xiàn)有低頻的“鈸鈸聲”可能變壓器有偏磁現(xiàn)象。

5、當(dāng)發(fā)現(xiàn)UPS的輸出電壓異常升高時，應(yīng)檢查UPS的濾波電容是否完好.如有可能，記錄上述巡檢結(jié)果，分析是否有任何明顯的偏離正常運行狀態(tài)的事情發(fā)生。

參考文獻：

[1]于洪圖.UPS電源的工作原理及正確使用維護[J].群眾，2012（18）：55-56.endprint