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如圖所示:
UPS(UninterruptiblePowerSystem),即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。
當市電輸入正常時,UPS將市電穩壓后供應給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時,UPS立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。
UPS作為保護性的電源設備,它的性能參數具有重要意義,應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入范圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率范圍小,則表明對市電調整能力強,輸出穩定。
波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性,而電壓穩定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩定性。
擴展資料
UPS電源可以解決電網存在的諸如斷電、雷擊、浪涌、頻率振蕩、電壓突變、電壓波動、頻率漂移、電壓跌落、脈沖干擾等等問題,而精密的網絡設備更是不允許電力有間斷的,故此以服務器、大型交換機、路由器為核心的網絡中心要配備UPS更是不言而喻。
1、系統的穩壓功能。系統的穩壓功能是由整流器完成的,整流器件采用可控硅或高頻開關整流器,本身具有可根據市電的變化控制輸出幅度的功能,從而當外電發生變化時(該變化應滿足系統要求),輸出幅度基本不變的整流電壓。
2、凈化功能。凈化功能由儲能電池來完成,由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除,整流后的電壓仍存在脈沖干擾。儲能電池除具有存儲直流電能的功能外,對整流器來說就像接了一只大容量電容器,其等效電容量的大小,與儲能電池容量大小成正比。
由于電容兩端的電壓是不能突變的,即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾,起到了凈化功能,也稱對干擾的屏蔽。
3、頻率的穩定。頻率的穩定則由變換器來完成,頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。
4、開關控制功能。系統配備了工作開關,主機自檢,故障后的自動旁路開關,檢修旁路開關等開關控制。
參考資料來源:百度百科-UPS電源

UPS不間斷電源MT-500A電腦后備電源的電路原理圖:
UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply),即不間斷電源,是將蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)與主機相連接,通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩壓后供應給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即將電池的直流電能,通過逆變零切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。其中最常用的是后備式UPS,它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能,雖然一般有10ms左右的轉換時間,但由于結構簡單而具有價格便宜,可靠性高等優點,因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。
不間斷電源(或稱UPS,即?Uninterruptible?Power?Supply)是在電網異常(如停電、欠壓、乾擾或浪涌「也稱:涌浪電流」)的情況下不間斷的為電器負載設備提供後備交流電源,維持電器正常運作的設備。通常情況下不間斷電源被用於維持計算機(尤其是服務器)或交換機等關鍵性商用設備或精密儀器的不間斷運行,防止計算機數據丟失,電話通信網絡中斷或儀器失去控制。
電網異常
使用不間斷電源是為了應對電網可能出現的以下情況:
停電(電網停止工作,無電壓輸出)?
壓降(亦稱下陷,電網電壓低於標稱電壓15%-20%,時間可能持續數秒)?
電涌(亦稱浪涌、突波,電網電壓瞬間高於標稱電壓10%以上,時間持續數秒)?
持續欠壓?
持續過壓?
線噪(因線路屏蔽差而引入的射頻或電磁乾擾)?
頻率漂移(發電機不穩定造成的電網頻率偏差)?
開關瞬態(亦稱暫態,由電氣設備開關或放電造成的電壓偏差,有時可高達20000伏,但是持續時間極短,僅數納秒)?
諧波(電網中由非線性特性的電氣設備產生的對交流電正弦波形的乾擾)?
不間斷電源的發展飛輪式不間斷電源
在使用電池的時代之前,不間斷電源曾經使用飛輪和內燃機為負載提供電能供應,這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機(或汽油機)及發電機等組成。在電網供電的情況下,由整流器提供的直流電驅動電動機帶動飛輪旋轉,并且帶發電機為負載供電。由於飛輪的慣性作用,發電機轉速可以保持均衡,此時不間斷電源起過濾電網乾擾的作用。當電網斷電後,飛輪繼續帶動發電機的轉子旋轉,同時啟動柴油機帶動發電機發電,替代原有電網為負載供電。
由於飛輪式不間斷電源使用內燃機提供電力,會產生較大的噪音同時體積也較大,因此目前一般僅被用於應急情況和一些自然狀況惡劣的場合,通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力。?
蓄電池式不間斷電源
自二十世紀六十年代美國通用電氣公司研究生產不間斷電源以來,不間斷電源一直在被改進,但是其基本原理沒有重大變化。
現代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成,一端連接電網另一端連接電器負載。在電網電壓正常的情況下,不間斷電源利用電網電源為自身充電,在電網出現異常的時候,不間斷電源將存儲於電池中的電能釋放,供負載使用。它按工作方式通常分為在線式和後備式(亦稱為離線式)兩種;按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型(用階梯方波來擬合正弦波)等。?
不間斷電源的工作原理在線式
在線式不斷電系統(On-Line?UPS)的運作模式為“市電和用電設備是隔離的,市電不會直接供電給用電設備”,而是到了UPS就被轉換成直流電,再兵分兩路,一路為電池充電,另一路則轉回交流電,供電給用電設備,市電供電品質不穩或停電時,電池從充電轉為供電,直到市電恢復正常才轉回充電,“UPS在用電的整個過程是全程介入的”。其優點是輸出的波型和市電一樣是正弦波,而且純凈無雜訊,不受市電不穩定的影響,可供電給“電感型負載”,例如電風扇,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備。
後備式
後備式又稱為離線式不斷電系統(Off-Line?UPS),它只是“備援”性質的UPS,市電直接供電給用電設備也為電池充電(Normal?Mode),一旦市電供電品質不穩或停電了,市電的回路會自動切斷,電池的直流電會被轉換成交流電接手供電的任務(Battery?Mode),直到市電恢復正常,“UPS只有在市電停電了才會介入供電”,不過從直流電轉換的交流電是方波,只限於供電給電容型負載,如電腦和監視器。
線上交錯式
線上交錯式又稱為線上互動式或在線互動式(Line-Interactive?UPS),基本運作方式和離線式一樣,不同之處在於線上交錯式雖不像在線式全程介入供電,但隨時都在監視市電的供電狀況,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“Battery?Mode”切換,延長電池壽命
維護
在使用不間斷電源系統的過程中,人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示,因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強對UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS系統故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外,應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池:?一、保持適宜的環境溫度:影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度,一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。目前UPS所用的蓄電池一般都是免維護的密封鉛酸蓄電池,設計壽命普遍是5年,這在電池生產廠家要求的環境下才能達到。達不到規定的環境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環境溫度的提高,會導致電池內部化學活性增強,從而產生大量的熱能,又會反過來促使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命。?二、定期充電放電:UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應合理調節負載,比如控制微機等電子設備的使用臺數。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個范圍內,電池的放電電流就不會出現過度放電。?UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中,蓄電池會長期處於浮充電狀態,日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個月應完全放電一次,放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢後,按規定再充電8小時以上。?三、利用通訊功能:目前,絕大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程序控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟件,通過串/并口連接UPS,運行該程序,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設置、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息;通過參數設置,可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智能化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
將市電輸入的交流電源變成穩壓直流電源,供給蓄電池和逆變器,再經逆變器重新被變成穩定的、純潔的、高質量的交流電源。它可完全消除在輸入電源中可能出現的任何電源問題(電壓波動、頻率波動、諧波失真和各種干擾)。
從基本應用原理上講,UPS是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要元件,穩壓穩頻輸出的電源保護設備。主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態開關等幾部分組成。
UPS不間斷電源的作用
1、電壓穩定。一市電電壓易受電力輸送線路品質的影響,比如說離變電所較近的用戶電壓較高約130~120V,離變電所較遠的用戶電壓較低約100~90V,如電壓太高或太低會使用戶設備縮壽命,嚴重時會燒毀設備,使用在線式UPS可提供穩定的電壓電源,電壓變動不到2V,可延長設備壽命及保護設備。
2、停電保護。一市電瞬間終端時如配備UPS,則立即由UPS不間斷電源將電池直流電源轉換成交流電繼續為負載供電。
3、高低電壓保護。一市電電壓過高或過低時UPS內建穩壓器將做適當的調整,使市電的電壓保持在可使用的范圍,若電壓過低或過高超過可使用范圍,UPS將電池直流電源轉換成交流電繼續供電,以保護用戶設備。
4、頻率穩定。一市電頻率分為50Hz/60Hz兩種,所謂頻率就是每一秒變動的周期,50Hz就是每秒50周次,臺灣市電的頻率是60Hz,大陸是50Hz。發電機運轉時受到客戶端用電量的突然變化造成轉速的變動將使轉換出來的電力頻率飄移不定,UPS不間斷電源轉換的電力可提供穩定的頻率。
【ups電源電路圖】
【ups電路工作原理】
常態下,市電(220V)通過可調充電器向蓄電池充電,同時自啟動繼電器K1吸合,R1與VZ1、VZ2對蓄電池+24V電壓進行分壓采樣,采樣電壓Vo通過R2、VD3加到V1基極,使V1處于線性放大狀態,V2、V3深度飽和,直流控制繼電器K吸合,+24V電壓通過K、K1送至逆變器V+端,逆變器工作,輸出220V正弦波電壓,同時自鎖繼電器K2吸合。
當市電斷電時,K1斷開,初時輸人電壓+24V不變,K繼續吸合,由于K2的自鎖作用,+24V仍正常送至逆變器。經一段時間后,電池電壓開始下降,Vo跟著下降,V1導通減弱,V2升高;當嘰升高至一定值(即蓄電池電壓下降至22V)后,V2退出飽和進人線性放大,V3迅速下降;V3通過R7反饋至V1基極,使得V2繼續升高,形成一個雪崩過程。
V2、V3迅速截止,K斷開,蓄電池送至逆變器的+24V直流被切斷,逆變器停止工作,同時K2斷開。逆變器停止工作后,由于蓄電池內電動勢的作用,蓄電池很快恢復24V電壓,與常態一樣,V2、V3飽和,K吸合。
但由于此時K1、K2均斷開,+24V無法到達逆變器,逆變器不工作,從而保護了蓄電池。只有當市電恢復正常后,K1吸合,逆變器才能工作,此時充電器已向蓄電池充電。
在使用ups電源(ups電源的作用)時,我們要留意以下幾個注意事項:
1)UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。
2)UPS放電后應及時充電,避免電池因過度自放電而損壞。
3)UPS的使用環境應注意通風良好,利于散熱,并保持環境的清潔。
4)切勿帶感性負載,如點鈔機、日光燈、空調等,以免造成損壞。
5)UPS帶載過輕(如1000VA的UPS帶100VA負載)有可能造成電池的深度放電,會降低電池的使用壽命,應盡量避免。
6)對于多數小型UPS,上班再開UPS,開機時要避免帶載啟動,下班時應關閉UPS;對于網絡機房的UPS,由于多數網絡是24小時工作的,所以UPS也必須全天候運行。
7)適當的放電,有助于電池的激活,如長期不停市電,每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次,這樣可以延長電池的使用壽命。
