后备式在线互动式在线式三种UPS区别与原理.docx

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后备式在线互动式在线式三种UPS区别与原理

后备式、在线互动式、在线式三种UPS区别与原理

后备式UPS

运行原理

在市电正常时，由市电通过简单稳压滤波输出供给用电设备，蓄电池处于充电状态。

当停电时，逆变器工作，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出给用电设备。

由于平时市电正常时，逆变器是不工作的，只有在市电停电蓄电池放电时才开始工作，所以这种UPS被称为后备式UPS。

电路结构

1）充电器。

当市电正常时，充电器对蓄电池进行充电和浮充电。

2）以DC/AC逆变器。

当市电存在时，逆变器不工作;市电中断时，由它将直流电（由蓄电池供给）转变成符合负载要求的交流电，电压波形有方波、准方波和正弦波3种形式。

3）输出转换开关。

当市电存在时，输出转换开关接通输入电源，向负载供电;市电中断时，输出转换开关在断开市电回路的同时接通逆变器，由逆变器继续向负载供电。

4）智能调压电路。

市电存在时，智能调压电路可用来调节并稳定输出电压。

特点

优点

体积小，效率高，价格低廉，运行费用低。

由于在正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。

缺点

负载同上线供电系统没有真正隔离；较长的转换时间，缺少真正的静态开关，这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。

虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的（例如单独的计算机等），但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求（例如大型计算机中心，电话交换机等）；输出电压不能调整；输出频率取决于交流输入电源的频率，也不能调整。

应用场景

后备式UPS主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合。

后备式UPS切换时间一般小于10毫秒，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。

不过实际上切换时间很短，而一般计算机或用电设备本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，用电设备一般不会因为这个切换时间而出现问题。

在线互动式

定义

在线互动式UPS，在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出，当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。

工作原理

在线互动式UPS是如何工作的呢？

工作原理如图1所示。

在市电正常时，UPS供给负载改良了的市电，如图所示，由智能开关调节变压器抽头完成输出电压的调整，逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电，起充电器的作用；当市电中断时，负载完全由蓄电池提供能量经逆变器变换后供电。

这个双向变换器既可以当逆变器使用，又可作为充电器。

优点与缺点

在线互动式UPS具有如下特点：

1电路简单，成本低。

2可靠性高。

3效率高，效率可达95%以上。

4过载能力强，在市电供电时，过载能力可达200%。

5在线互动式UPS也有其结构的缺点，例如：

6在市电供电时，输出电压只是幅度有改善，输入的失真、干扰等传递给了输出端。

7动态性能不好，在输入电压或负载电流突变时，输出电压突变较大，恢复到新9稳态所需时间长，稳压精度较差。

10对电网适应范围窄，如要提高精度和适应范围，则必须增加变压器抽头数。

11UPS有转换时间，不适合发电机组供电和市电不稳定的环境。

∙

∙在线式UPS

简介

在线式是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态，在线式UPS一般为双变换结构。

所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负载。

这种UPS不间断电源一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。

在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰,同时对蓄电池充电管理；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。

由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。

工作原理

当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入的电压一路经过噪声滤波器去除电网中的高频干扰，以得到纯净的交流电，进入整流器进行整流和滤波，并将交流电转换为平滑直流电，然后分为两路，一路进入充电器对蓄电池充电，另一路供给逆变器，而逆变器又将直流电转换成220V，50Hz的交流电供负载使用。

当发生市电中断时，交流电的输入已被切断，整流器不再工作，此时蓄电池放电把能量输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，供负载使用。

因此，对负载来说，尽管市电已不复存在，但此时负载并未因市电中断而停运，仍可以正常运行。

在线式ups特点

在线式正弦波输出UPS的主要具有以下特点:

（1）由于在线式UPS无论是在市电正常时，还是在市电中断由机内蓄电池向逆变器供电期间，它对负载的供电均是由UPS的逆变器提供。

正因为如此，从根本上消除了来自市电电网的任何电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电。

这显然不是任何一种抗干扰交流稳压电源所能解决的。

当市电电压变化范围为180~250V时，它的输出电压稳定范围可达220V±3%，正弦波的工作频率稳定范围在50Hz±1%。

（2）在线式UPS输出正弦波的波形失真系数最小，一般小于3%。

（3）市电中断时在线式UPS能真正实现对负载的不间断供电。

只要机内蓄电池能向UPS逆变器提供能量，无论市电是否中断，在线式UPS都是由逆变器向负载供电。

因此，从市电供电到市电中断的过程中，在线式UPS内部并没有产生任何转换动作，其对负载供电的转换时间为零。

（4）在线式UPS同后备式UPS相比，具有优良的输出电压瞬变特性。

一般在l00%负载加载或100%负载减载时，它的输出电压变化范围为1%左右，这种变化的持续时间一般为1~3周波。

（5）在线式UPS一般采用20kHz以上的PWM技术，其噪声较小，约为50dB。

（6）在线式UPS的控制电路中，采用输入变压器、输出变压器及光电耦合器件等将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来，因而电路的可靠性得到了极大的提高。

这种UPS的故障率一般都很低[3]  。

工作方式

在市电正常时，市电经由突波吸收滤波电路→交流电转换直流电电路→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载，并同时对电池充电；一旦微处理器控制电路侦测到市电中断，则立即由电池放电→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载使用。

如果，微处理器控制电路侦测到UPS故障，此时UPS会借由继电器（RELAY）跳至旁路（BYPASS），由市电供应负载电力，并发出声响警告使用者。

优点

又名ONLINEUPS，大部分UPS都具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。

真正的在线式是：

 浮充的同时逆变，就是说一边是充电电路、一边是逆变器，中间是电池，根本不须微处理器电路侦测和切换，0切换时间。

欧易美在线式UPS系列除了具备传统在线式功能外，更为要求极高可靠度的用户着想，多重设计保护功能的设计使故障率大为降低，有效提高使用电源的安全性与可靠性，为用户最重要的设备提供安全无忧的电力保障。

性能

·正弦波输出

无论在市电模式或电池模式，均可输出低失真度的正弦波电源，为用户的负载设备供最佳的电源保障。

·零转换时间

当市电停电或复电时，UPS在市电模式与电池模式之间的切换是完全没有转换时间的，有效保证了负载运行的可靠性。

·输入零火线侦测功能

为了避免UPS市电输入零火线反接，机器具备零火线反接侦测功能。

·旁路输出人性化

为了避免用户让UPS工作于BYPASSMODE不开机使用，造成市电中断，UPS与设备均异常关机。

ups输入正常市电，默认无旁路输出。

必须开机，才会有正常逆变输出。

·输入功因修正

UPS具备输入功因修正功能，在满载情况下，输入功因可以达到0.99以上，使用户的电网环境不会受到污染。

·直流启动

在市电停电状态下，若需要使用UPS启动计算机或其它负载设备，UPS可以直接以电池进行直流开机，使UPS的使用更加方便、可靠。

·旁路保护

旁路供电功能使UPS的应急处理能力大大加强，同时在用户的负载设备对电源具有特殊要求时，如电压不能过高，UPS提供旁路供电电压过高保护，使用户的负载设备免于高压危险。

·自动启动功能

当市电异常，进入电池模式供电直到截止，UPS将关机，当市电恢复正常时，欧易美UPS会自动启动开机，正常供电，无需用户一一开机。

·长效型供电设计

UPS全面提供长效机供用户选择。

配置合适的电池组，可以满足使用户放电使用时间要求在不同电网环境的情况下。

·长效机强大充电能力

UPS长效机除了放电时间延长，电池回充能力也很强。

·自我检查功能

UPS具有故障自诊断，自保护功能，配合监控软件，按定期或不定期方式进行。

·强力抗干扰

针对电磁干扰与射频干扰，H系列UPS依循国际标准EN50091－2和IEC61000-4系列标准设计，有效提高了UPS使用的安全性与可靠性。

·可搭配发电机使用

宽广的输入电压与频率范围，可以与主要品牌发电机搭配使用，使用时间更加延长，同时有效去除了发电机所产生的不良的电力，为负载提供纯净、安全、稳定的电源。

·监控软件

为了使用户对UPS的管理更加便捷、有效，在网站上可免费下载对应的网络版监控软件，实现智能化管理。

·原厂蓄电池

UPS的标准机搭配高品质的原厂蓄电池，以良好的电池质量，保证UPS使用安全性与可靠性。

长效机的电池选配，可依用户的需求自定。

·高可靠性

纯在线双变化设计，隔离、滤除电网各种谐波和故障，同时集短路、过载、过热、输出欠压等技术使在系统运行更可靠，更安全。

·自动开机

市电中断，UPS在电池模式下放电至关机；当市电恢复时，UPS可自动开机，方便无人值守情况下的电源管理。

常见故障分析与维修

1、有市电时UPS输出正常，而无市电时蜂鸣器长鸣，无输出。

故障分析：

从现象判断为蓄电池和逆器部分故障，可按以下程序检查：

——检查蓄电池电压，看蓄电池是否充电不足，若蓄电池充电不足，则要检查是蓄电池本身的故障还是充电电路故障。

——若蓄电池工作电压正常，检查逆变器驱动电路工作是否正常，若驱动电路输出正常，说明逆变器损坏。

——若逆变器驱动电路工作不正常，则检查波形产生电路有无PWM控制信号输出，若有控制信号输出，说明故障在逆变器驱动电路。

——若波形产生电路无PWM控制信号输出，则检查其输出是否因保护电路工作而封锁，若有则查明保护原因；

——若保护电路没有工作且工作电压正常，而波形产生电路无PWM波形输出则说明波形产生电路损坏。

上述排故顺序也可倒过来进行，有时能更快发现故障。

2、蓄电池电压偏低，但开机充电十多小时，蓄电池电压仍充不上去。

故障分析：

从现象判断为蓄电池或充电电路故障，可按以下步骤检查：

——检查充电电路输入输出电压是否正常；

——若充电电路输入正常，输出不正常，断开蓄电池

再测，若仍不正常则为充电电路故障；

——若断开蓄电池后充电电路输入、输出均正常，则说明蓄电池已因长期未充电、过放或已到寿命期等原因而损坏。

3、逆变器功率级一对功放晶体管损坏，更换同型号晶体管后，运行一段时间又烧坏的原因是电流过大，而引起电流过大的原因有：

——过流保护失效。

当逆变器输出发生过电流时，过流保护电路不起作用；

——脉宽调制（PWM）组件故障，输出的两路互补波形不对称，一个导通时间长，而另一个导通时间短，使两臂工作不平衡，甚至两臂同时导通，造成两管损坏；

——功率管参数相差较大，此时即使输入对称波形，输出也会不对称，该波形经输出变压器，造成偏磁，即磁通不平衡，积累下去导致变压器饱和而电流骤增，烧坏功率管，而一只烧坏，另一只也随之烧坏。

4、UPS开机后，面板上无任何显示，UPS不工作。

故障分析：

从故障现象判断，其故障在市电输入、蓄电池及市电检测部分及蓄电池电压检测回路：

——检查市电输入保险丝是否烧毁；

——若市电输入保险丝完好，检查蓄电池保险是否烧毁，因为某些UPS当自检不到蓄电池电压时，会将UPS的所有输出及显示关闭；

——若蓄电池保险完好，检查市电检测电路工作是否正常，若市电检测电路工作不正常且UPS不具备无市电启动功能时，UPS同样会关闭所有输出及显示。

——若市检测电路工作正常，再检查蓄电池电压检测电路是否正常。

5、在接入市电的情况下，每次打开UPS，便听到继电器反复的动作声，UPS面板电池电压过低指示灯长亮且蜂鸣器长鸣。

根据上述故障现象可以判断：

该故障是由蓄电池电压过低，从而导致UPS启动不成功而造成的。

拆下蓄电池，先进行均衡充电（所有蓄电池并联进行充电），若仍不成功，则只有更换蓄电池。

6、在市电供电正常时开启UPS，逆变器工作指示灯闪烁，蜂鸣器发出间断叫声，UPS只能工作在逆变状态，不能转换到市电工作状态。

故障分析：

不能进行逆变供电向市电供电转换，说明逆变供电向市电供电转换部分出现了故障，要重点检测：

——市电输入保险丝是否损坏；

——若市电输入保险丝完好，检查市电整流滤波电路输出是否正常；

——若市电整流滤波电路输出正常，检查市电检测电路是否正常；

——若市电检测电路正常，再检查逆变供电向市电供电转换控制输出是否正常。

7、UPS只能由市电供电而不能转为逆变供电。

故障分析：

不能进行市电向逆变供电转换，说明市电向逆变供电转换部分出现故障，要重点检测：

——蓄电池电压是否过低，蓄电池保险丝是否完好；

——若蓄电池部分正常，检查蓄电池电压检测电路是否正常；

若蓄电池电压检测电路正常，再检查市电向逆变供电转换控制输出是否正常。