一、概述
不间断电源（UPS-Uninterruptible Power Supply）指在电网异常（如停电、欠压、干扰或浪涌）情况下不间断的为电器负载设备提供后备交流电源，维持电器正常运作的设备。
通常用于维持计算机（尤其是服务器）或交换机、电话系统等关键性商用设备或精密仪器的不间断运行，防止计算机数据丢失，电话通信网络中断或仪器失去控制。
使用不间断电源通常是为了应对电网可能出现的以下情况：
停电（电网停止工作，无电压输出）
压降（亦称下陷，电网电压低于标称电压15%-20%，时间可能持续数秒）
电涌（亦称浪涌、突波，电网电压瞬间高于标称电压10%以上，时间持续数秒）持续欠压或持续过压
线噪（因线路屏蔽差而引入的射频或电磁干扰）颇率漂移（发电机不稳定造成的电网频率偏差）
开关瞬态（亦称暂态，由电气设备开关或放电造成的电压偏差，有时可高达20000伏，但是持续时间极短，仅数纳秒）
谐波（电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的干扰）
二、国家规范标准
国内现行的针对UPS的国家标准是GB7260。
GB 7260.1-2008不间断电源设备：1-1操作人员触及区使用的UPS的一般规定和安全要求。
GB 7260.4-2008不间断电源设备：1-2限制触及区使用的UPS的一般规定和安全要求。
GB 7260.2-2009不间断电源设备：2电磁兼容性要求。
GB 7260.3-2003不间断电源设备：3确定性能的方法和试验要求。
三、架构分类
随着UPS技术的不断发展，目前市场上不同类型的UPS，特性也千差万别。目前普遍认为只有两种类型的UPS系统，即后备式UPS和在线式UPS。这两个常用术语并不能正确地描述现有的各种UPS系统。
目前有多种方法来设计UPS系统，不同方法设计的UPS 有截然不同的性能特点。常用的设计方案通常有后备式、在线互动式、后备式-铁磁共振式、双转换在线式等。
1、被动后备式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间仅简单地作为备用电源使用。此种UPS电源，在市电正常时，负载完全而且是直接地市电供电，逆变器不做任何电能变换，蓄电池由的充电器供电；当市电不正常时，负载完全由逆变器提供电能。
被动后备式UPS具有结构简单、价格最廉等优点，运用于某些非重要的负载使用，如家用计算机等。但市电断电时，继电器将逆变器切换至负载，切换时间较长，一般需几个毫秒的间断，所以稍微重要的计算机设备不应选用被动后备式UPS电源。
2、在线互动式UPS电源
指逆变器并联连接在市电与负载之间，起后备电源作用，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电。通过逆变器的可逆运行方式，与市电相互作用，因此被称为互动式。
此种UPS电源，在市电正常时，负载由经改良后的市电供电，同时逆变器作为充电器给蓄电池充电，此时逆变器起AC/DC变换器的作用；而当市电故障时，负载完全由逆变器供电，此时，逆变器起DC/AC变换器的作用。
在线互动式UPS具有结构较简单、实施方便、且易于并联、便于维护和维修、效率高、运行费用低、整机可靠性高等优点，性能满足某些负载要求，特别适用于网络中某些计算机设备采用分布式供电的系统。此种电源缺点是稳压性能不高，尤其动态响应速度低，其次抗干扰能力不强，电路会产生谐波干扰和调制干扰。
3、后备式-铁磁共振式UPS电源
后备式-铁磁共振式UPS中，逆变器处于后备式模式，当输入电源出现故障且转换开关打开时，逆变器才被激活。这种变压器具有特殊的"铁磁共振”功能，它能够提供有限的电压调节和输出波形“修整”功能。
铁磁共振变压器提供的对交流电源瞬态过电压的保护与任何滤波器一样，甚至更好。但铁磁共振变压器本身会产生严重的输出电压失真和瞬态过电压，这可能造成比交流电源连接不当更严重的后果。
即使这种UPS被设计为后备式UPS，铁磁共振变压器也会由于其本身的低效率而产生大量的热量。另外，这些变压器比常规的隔离变压器体积大，因此后备式-铁磁共振式UPS通常非常庞大和笨重。
4、双变换式UPS电源
指逆变器串联连接在交流输入与负载之间，电源通过逆变器连续地向负载供电。此种UPS电源其供电方式如下：市电正常时，市电经过整流器、逆变器向负载供电；市电不正常时，由蓄电器经逆变器向负载供电。
双变换式UPS是UPS电源的主流产品，具有性能好、电压稳定度与频率稳定度高、功能强、具有热备份连接和并联冗余联结的功能等优点，其不足之处是当容量少于10kVA以下，其整机效率不高，一般在85%左右。
四、基本结构
UPS系统主要包括由整流模块（REC）和逆变模块（INV）组成的AC-DC-AC变换主回路、由两组反向并联的可控硅组成的旁路静态开关、维修旁路空开Q3BP、输出隔离变压器和静态开关、蓄电池组以及输入/输出空开Q1/Q5等组成。
1、整流/充电装置
整流/充电装置的功能是将交流市电转换为直流电，为逆变器提供一个平滑的直流工作电压，同时给电池充电。
2、逆变器
逆变器将整流器或电池送来的直流电，在调制的控制下，变换为稳频、稳压、无扰动的交流电，经变压器和输出滤波器向负载供电。
3、蓄电池
蓄电池作为UPS的储能元件，其容量的大小决定了后备时间的长短。在交流市电正常时，整流/充电装置提供一个直流浮充电电压，在交流市电不正常或中断时，由它向逆变器提供工作电压，以保证 UPS 电源交流输出的连续性。
4、控制电路
要保证UPS 的正常工作就必须有一个功能完善的控制电路，由它负责控制UPS各部分的工作，其主要功能如下：
提供控制整流器的触发
提供控制逆变器的调制
电子旁路开关的开通及关断
交流市电的监测与跟踪
电池的检测，电池的放电低压截止
提供过流、过压、过温、短路保护
5、电子旁路开关
UPS电源在进行从交流市电旁路供电到由逆变器供电或从逆变器供电到市电旁路供电的切换操作，是由电子旁路开关来完成的。
五、UPS监控软件
UPS有四种工作模式：正常市电供电模式、电池供电模式、旁路电源供电模式和维护旁路供电模式。
1、正常市电供电模式
在市电正常情况下，整流器将交流市电转换为直流电源后，供电给逆变器。在将交流电整流为直流电时，整流器能将市电中的异常杂波、噪声及频率不稳定等问题消除，使逆变器提供更稳定及干净的电源给负载。
2、电池供电模式
当市电发生异常时，整流器自动切换到电池输入，将电池升压后供给逆变器，使交流输出不会有中断现象，从而达到保护输出负载的作用。
3、旁路供电模式
当逆变器发生如温度过高、短路、输出电压异常或过载等异常情况且超过逆变器可承受范围时，逆变器会自动关闭以防止损坏。若此时市电仍然正常，静态开关会将电源供应转为由旁路电源供电给负载使用。
4、维护旁路供电模式
当UPS要进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时，使用者可以先将UPS切入维修旁路模式，再将整流器和旁路电源开关断开。在手动维护旁路转换的过程中，交流电源经由维护旁路开关继续供应电源给负载，此时UPS内部将不存有电力，维护人员可以安全地进行维护。
六、UPS监控软件
监控软件通过办公网访问各UPS主机而读取UPS的实时信息并处理。可通过监控软件实现UPS信息实时查看和远程维护操作等。且当UPS故障或状态不正常时会发出声音提醒值班人员。
1、实时数据信息：输入电压，输出电压，输入电流，输出电流，输入频率，输出频率，额定功率，负载功率，负载率(%)，UPS温度，UPS容量，UPS型号等。
2、实时状态信息：市电逆变状态，电池逆变状态，旁路状态，UPS维护状态，故障状态等。
3、实时信息：当UPS非市电逆变状态或故障时，在集中监控软件端会发出声。
4、实时数据记录功能：
UPS集中监控软件端电脑上能实时记录UPS数据信息(UPS状态，输入电压，
输出电压，输入频率，输出频率，电池电压，负载率)，并可随时查看历史数据。
UPS集中监控软件端电脑上能实时记录UPS信息(电池逆变，旁路，UPS维护，电池电压低，网络异常，UPS超载)，并可随时查看历史。
5、远程UPS电池维护功能。
6、常用功能（能UPS是否需要维护）
七、容量计算方法
1、UPS主机容量计算
UPS主机容量=使用总功率÷功率因数X容量冗余
在线式UPS一般功率因数为0.8，按1800W使用总功率计算
1800W÷0.8=2250VA，考虑UPS容量的冗余，一般以20%到30%（因为UPS的最佳工作状态就是负载70%到80%）；所以设计推荐UPS容量应该为2250VA X 1.3 = 2925VA，从而可以得出选用3000VA的UPS。
2、电池容量计算
UPS主机容量X延时时间（小时数）/UPS电源启动直流=需电池总容量（AH）
以山特C3KS延时4小时为例：（山特C3KS的启动直流为：96V参数可网上查）
3000伏安*4小时/96V=125AH
需要96V125AH的电池才能满足4小时的供电，一般蓄电池为12V直流，常规12V蓄电池规格有：12V4AH，12V7AH，12V17AH，12A24AH，12V38AH，12V65AH，12V100AH。
电池串联后的容量等于一只电池的容量，电压升高，2组电池并联后电压不变，容量增加。
采用8只65AH电池串联为1组，12V65AH*8=96V65AH。
采用2组96V65AH电池并联，96V65AH*2=96V130H，能够达到3KVA/4H要求。
八、UPS的使用
因为其逆变器和蓄电池工作的特殊性，UPS电源的安装和使用须有一套严格、科学的操作规程，才能提高工作稳定性，减少设备故障率，真正地做到设备供电不间断。
1、UPS电源的安装环境应避免阳光直射，并留有足够的通风空间，保持工作环境的温度不高于25℃。如果工作环境温度超过25℃，每温升增加10℃，电池的寿命就会缩短一半左右。
2、不宜在UPS电源的输出端使用大功率可控硅负载、可控硅桥式整流或半波整流型负载，此类负载易造成逆变器末级驱动晶体管被烧毁。
3、严格按照正确的开机、关机顺序进行操作，避免因负载突然增加或突然减少时，UPS电源的电压输出波动大，从而使UPS电源无常工作。
4、禁止频繁地关闭和开启UPS电源，一般要求在关闭UPS电源后，至少等待30秒钟后才能开启UPS电源。因为造成中小型UPS电源高发故障的原因是：用户频繁的开机或关机，UPS电源带负载进行逆变器供电和旁路供电切换期。
5、实践证明：对于绝大多数UPS电源而言，将其负载控制在50%~60%额定输出功率范围内是最佳工作方式。禁止超负载使用，厂家建议：UPS电源的最大启动负载最好控制在80%之内，如果超载使用，在逆变状态下，时常会击穿逆变三极管。不宜过度轻载运行，这种情况容易因为电池放电电流过小造成电池失效。
6、定期对UPS电源进行维护工作：观察工作指示灯状态、除尘，测量蓄电池电压，更换不合格电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
7、UPS电源比较适合于带微电容性负载，不适合于带电感性负载，如空调、电动机、电钻、风机等。如果UPS电源负载为电阻性或电感性负载时，必须酌情减小其负载量以免超载运行。
九、UPS应用
不间断电源广泛应用于矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、铁路、航运、交通、电厂、变电站等行业。
可用于计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备、应急照明系统、安全防范、消防安全系统、无线通讯系统、程控交换机、移动通讯、太阳能储存能量转换设备、控制设备及其紧急保护系统、个人计算机等领域。
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