[科普中国]-不间断供电系统

介绍

不间断供电系统(又称为不间断电源或不停电电源)，简称为UPS。是一种含有储能装置，以逆变器为主要单元，稳压稳频输出的的电源保护设备。

从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备； 从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等备供电，使你能有充裕的时间应付；

从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。

正常工作时外电电源输入的交流电压经过输入隔离开关进入UPS系统，通过充电电路不断对电池进行充电，同时AC/DC电路将交流电压转换为直流电压，然后由逆变器再将直流电压逆变成交流电输出，通过输出隔离开关供给负载；而当外电电源输入中断时，后备电池开始工作，此时电池的电压通过逆变器变换成交流电输出，通过输出隔离开关供给后级负载；当UPS逆变器故障或过载时，UPS会通过旁路开关将输入电源直接输出供给负载，保证供电的不间断。

UPS组成从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。1

整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电（DC），经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用；

蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。其主要功能是：

当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。

当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；

逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；

静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。

UPS分类UPS 根据负载的供电方式（工作方式）分为在线式、后备式和在线互动式三种。2

在线式在线式UPS是指无论是输入电源供电正常时，还是电源中断由电池逆变供电期间，逆变器始终处于工作状态。在线式UPS输出多为正弦波，电压及频率稳定，能实现零切换，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。

后备式后备式UPS是指：输入电源正常时，输入电源直接通过交流旁路和转换开关给负载供电；输入电源故障时逆变器再投入系统运行的UPS系统。后备式UPS在输入电源正常时交流旁路相当于导线，逆变器不工作，此时供电效率较高但供电质量较差。

在线互动式在线互动式USP是指在输入市电正常时，直接由输入电源向负载供电，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电；当输入电源有偏差时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出；在输入电源异常时（超出调整范围）或中断时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出供给负载。在线互动式UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点。3

工作过程当市电正常为380/220VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220V或380V交流电压，同时市电经整流后对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面输入空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。

UPS系统使用注意事项及日常维护UPS系统的维护目的是为了保证UPS系统正常运行，为负载提供不间断供电，维护的原则是“安全第一，预防为主”。UPS的维护周期和项目包括日常巡视检查、月检、季检以及年检。检查项目涉及UPS系统运行参数、指示灯、冷却风扇、蓄电池、相对湿度等是否处于正常状态。2

日常维护日检

（1）保证UPS的工作运行环境应保持清洁、无灰尘、无污染、无有害气体。工作环境温度控制在5℃~25℃相对湿度在 50±15%的范围。

（2）UPS系统各指示灯显示是否正常。

（3）UPS系统运行参数是否正常。

（4）UPS系统冷却风扇运行是否正常。

（5）UPS 运行中无异响、无异味。

（6）蓄电池有无漏液鼓胀现象。

（7）电池温度保持 25℃左右，无发热现象。

月检

（1）核查 UPS 系统各运行参数是否正常。

（2）测试蓄电池电压及内阻是否正常。

（3）UPS 系统冷却风扇有无异响。

（4）检查 UPS 系统接地系统是否良好。

季度检修

（1）全面检查 UPS 系统各部分的工作状态。

（2）测试蓄电池工作是否正常。

（3）对蓄电池进行放电测试。

年检

（1）对设备内部进行清扫除尘。

（2）检查 UPS 外部电线电缆连接是否牢固，绝缘层有否破损。

（3）检查柜内的二次接线接触是否良好、可靠。

（4）检查 UPS 柜内各断路器、接触器的触点工作表面是否良好，有无烧伤等异常现象。

（5）检查电容有无漏液、变形等。

（6）检查设备内部各元件完好情况，必要时进行更换。

（7）测试各项指标，必要时进行调整。

（8）对电池组进行放电并检测放

以上维护周期和项目是根据近些年维护经验总结的，包括这些项目，但不仅限于这些项目，各单位需要根据自身特点制定本单位的维护周期，有条件的单位可以每半年对UPS系统进行一次停机大检，保证系统的稳定运行。

注意事项除了正常维护外，日常使用是也有一定的注意事项。

（1）UPS系统在配置选择时，实际负载量要小于UPS系统带载能力的80%，保证系统的安全运行。

（2）UPS系统在配置电池组时要选择合适的容量，满足后备时间的要求。

（3）UPS系统输出应该供专用设备，避免接电动机类的感性负载设备，同时还要避免大的 UPS系统中串接小型的UPS设备。

（4）UPS系统使用中对电池组进行定期充放电时，每次放电深度应小于30%，避免造成电池损坏。

（5）UPS系统投入运行后应保持连续运行状态，尽量避免经常开启和关闭。

（6）UPS系统在运行中严禁闭合维修旁路开关，否则会造成UPS系统故障。2