后备式UPS

后备式UPS的写法

后备式UPS介绍

后备式UPS也称非在线式UPS，平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此后备式UPS也被称为离线式UPS。

与在线式UPS的区别

从其发展历史来说，UPS经历了两个阶段:旋转式UPS和静态变换式UPS。

旋转式UPS由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下，电动机带动飞轮和发电机给负载供电；当断电后，由于飞轮的惯性作用，会继续带动发电机的转子旋转，从而使发电机能持续给负载提供电源（电能-动能-电能），起到缓冲的作用，同时启动柴（汽）油机。当油机转速与发电机转速相同时，油机离全器与发电机相连，完成从市电到油机的转换。这是UPS的较早形式，尽管其维护简单，也比较稳定，但系统庞大，操作不便，而且效率低，噪声大，电力品质不高，技术条件的限制迫使人们不得不采用这种最简单的解决方案。

随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用，旋转式UPS已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展，另一种形式的UPS---静态变换式UPS便应运而生了，这是我们目前最常见到的UPS类型。从技术上讲，静态式UPS分为三类：离线式（OFFLINE）、在线式（ONLINE）和在线互动式（ONLINEINTERACTIVE）。一般来说，这种UPS主要有两种工作状态，分别工作于不同的市电环境下。当市电正常时，（指UPS可以接受、认可的电压幅值、频率和波形比负载接受的范围要大），由市电通过UPS给负载供电。UPS对市电进行滤波、稳压和稳频调整后，提供给负载更加稳定和洁净的电源。同时，UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。当UPS侦测到市电异常时，切换到电池供电，通过逆变器（INVERTER）把化学能转变为交流电能，供给负载，以保证对负载的不间断电力供应。这种UPS还有一种旁路（BYPASS）工作状态，它在刚开机或机器故障时，可以把输入经高频滤波后直接输出，保障对负载的供电。

1、在线式和后备式从工作原理上分UPS可分为后备式（OFFLINE）和在线式（ONLINE）两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。从原理上看，在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于，后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压，逆变器不工作，处于等待状态，当市电异常时，后备式UPS会迅速切换到逆变状态，将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电，因此后备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间，一般小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作状态，因此在市电异常转电池放电时没有中断时间，即0中断。

2、在线互动式UPS除了以上两种类型外，还有一种称为在线互动式（Line-Interactive），如的Inter系列。所谓在线互动式UPS，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常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，因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比，在线互动UPS的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其的优点是具有较强的软件功能，如Inter系列UPS随机带有监控软件，可以方便的上网进行UPS的远程控制和智能化管理。

3、标准型和长效型除了以上三类，根据后备时间，UPS还可分为标准机和长效机。标准机用内置电池，后备供电时间较短，一般在5-15分钟。长效机则可根据用户需要，增大电池容量配置，延长后备时间。但这要求更大的充电器来满足电池充电电流和充电时间性的需要，因此厂商在设计时会放大充电器容量或加装并联的充电器。从备用时间来分，UPS可分为长效型和标准型两种。一般来说，标准机机内带有电池组，在停电后可维持较短时间的供电（一般不超过25分钟）；长效机机内不带电池，但增加了充电器，用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间。

在线式较电源的优点及其设计

一、UPS电源工作原理

UPS电源按输出波形可分为方波输出和正弦波输出两大类。按其操作方式可分为后备式和在线式。其中后备式UPS电源，在市电正常供电时，由市电直接向负载提供电源。当市电供电中断，蓄电池才对逆变器供电，并由UPS的逆变电源对负载提供交流电源。即UPS电源的逆变电源总是处于对负载提供后备供电状态。而对在线式的UPS电源来说，它平时是由交流电→整流→逆变电源方式对负载提供交流电源，一旦市电中断时，UPS改由蓄电池→逆变电源方式对负载提供电源。只有当蓄电池放电至终了电压时，由控制电路发出信号去控制自动切换开关，转换成由另一路交流旁路的市电供电。市电恢复供电后，UPS又重新切换到由逆变电源对负载提供电源。因此，在线式UPS电源，在正常情况下，总是由UPS电源的逆变电源对负载供电，这就避免了所有由市电电网带来的任何电源波动及干扰对负载供电所产生的影响。显然，它的供电质量明显优于后备式UPS电源。在线式可以实现对负载的稳压、稳频供电。然而，后备式UPS电源由于运行效率高，噪音低，价格相对便宜。

二、UPS采用的先进技术

(一)采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，作为逆变功率器件

其主要特点如下：

大大降低逆变电源换流损耗以及交流滤波器的损耗，因此，逆变电源的效率提高，整机效率可达94[%]~96[%]；由于IGBT的开关频率在20KHz~50KHz，明显提高了逆变电源的性能，使输出电压谐波含量大为减少(1.5[%])，动态响应更好；IGBT用于电压控制器，驱动电路简单，同时它有正方形的开关安全工作区，并有高的峰值电流容量，使逆变电源可靠性进一步增加；由于IGBT逆变电源的高频化，减小输出交流滤波器的尺寸，也相应减小了损耗，使整机体积小，噪音低；高可靠，长寿命。(二)微处理器数字化控制

控制系统采用先进的计算机数字控制技术及模拟量计算机控制技术，即通过主/协结构完成系统控制。

系统由整流/充电器、逆变电源、静态开关3个协处理器单元和一个模拟量计算机单元承担其所有的数据采集，模拟运算功能调整等工作，然后送到主处理器进行集中控制，综合处理，记录存档和显示最终处理信息。借助这种计算机高速数据处理技术，充分发挥其系统硬件和软件特点，提高UPS实时控制、保护和监测能力。

(三)控制实施通道

目前UPS的硬件系统基本上是由整流器、逆变电源、静态开关三大部分加上微机系统所组成，其数据采集是通过极为精确的霍尔器件，以及高速A/D转换器，将模拟信号转换成数字形式，最终纳入协处理器和主处理器通道。根据UPS功能和用户需要，这些信号将用来实现UPS控制，调整，监测和保护之目的。

(四)高速数据处理结构

UPS控制系统中，采用计算机高速数据处理的主/协结构，增加数据采样点及数字控制诊断软件，高速A/D、D/A转换设计。UPS运行异常往往反映在各主要波形异变上，因此，对于各点取样的模拟信息必须先进行A/D转换，驱动执行机构完成最终控制。

(五)控制和诊断软件

控制软件实现各类信号的采集，处理运行状态的自动监测、调整以及管理功能。

诊断软件是故障诊断的专家系统。UPS出现异常后，该系统能迅速对故障进行诊断，推理，判明故障部件，通过显示器(或灯光，声音)报告给使用者，以便维修。同时自动记录信息，生成信息档案。

(六)电池自动测试与维护系统

蓄电池是UPS的贮能装置。由于电池故障引起UPS系统故障的比例较高，所以对蓄电池的测试及故障诊断，显得尤为重要。电池测试维护软件定期自动检测电池性能参数，为使电池处于良好的工作状态，每隔一定周期中断UPS交流输入，使电池组带载放电，激活惰性，保持电池组原有容量。在电池放电时，自动检测电池后备容量和电压，显示屏显示检测参数，当电池组容量下降10[%]时，自动结束测试，以免过放电。若测得电池电压高于或等于值时，则显示"电池正常"；反之，则显示"电池故障"，并有声、光报警，后备时间可能减少。

电源的组成

后备式UPS电源主要由充电器、蓄电池、逆变器和变压器抽头调压式稳压电源四部分组成。后备式UPS电源的工作原理。后备式UPS电源具有电路简单、成本低、可靠性高的优点，但是其输出电压稳定精度差，市电掉电时负载供电有一段时间的中断。另外受切换电流和动作时间的限制，输出功率一般较小，一般后备式正弦波输出UPS，容量在2kVA以下，后备式方波输出UPS容量在lkvA以下因其体积较小，密封性能好、绝少维护而被广泛应用于各类UPS电源中，电源的用处就讲这么多了。

使用场合

汽车、轮船、太阳能发电、风力发电、移动办公、邮电通讯、公安、抢险等。