摘要：近些年来，随着我国经济和科技的发展，人们对于电力的应用程度越来越广泛，同时对于电力的应用要求也越来越高。UPS不间断电源是一种能够确保用电质量的现代化用电设备，随着近年人们对于用电质量的关注，对于UPS不间断电源的研究已经逐渐成为现代化电力企业研究的重点项目。本文主要针对UPS不间断电源的原理进行分析以及对其维护方法进行了讨论和研究。
关键词：UPS不间断电源；原理分析；维护方法
1.UPS不间断电源的类型分析
1.1 后备式UPS不间断电源
这种UPS不间断电源是如果外电能够正常运行，那么在外电通过滤波以及抗浪涌无源滤波器处理之后会被输送到负载中，并且其电池也可以积蓄电能。如果供电发生故障，设备无法继续工作，那么后备式UPS的逆变器就会打开，之前积蓄在电池当中的电压会发生转换，被逆向传送回负载，然后作用于设备。在这个过程当中，电压的转变会消耗一定的时间，这个时间主要是由逆变器和继电器所决定的。这种UPS不间断电源虽然价格较低，且结构简单，容易生产，但是由于其电压转换的时间较长，并且在转换过程当中有一定的损耗，因此输出的供电质量并不是很理想，不会应用到一些比较重要的用电设备当中。
1.2 在线式UPS不间断电源
在线式主要包括有两种，第一种是三端口的UPS不间断电源，这类主要是通过类似于铁磁谐振稳压变压器的原理实现，其主要包括有3个绕组，分别为输出、外电、双向绕组。另外，三端口UPS不间断电源的最主要的核心部分是双向逆变器，即常见的整流逆变器，其主要作用是在供电正常时能够发挥整流的作用，从而确保电力系统的负载正常，同时保证蓄电池能够发挥其充电功能。当供电发生异常停止供电时，设备的逆变功能启动，存储的直流电压能够在较短时间内转变为交流电压。
第二种是串联型的在线式UPS不间断电源，这种型号的不间断电源在供电正常的情况下能够将被输入的交流电通过其自身的滤波设备将各种干扰因素进行处理，然后再通过整流滤波进行优化，从而保证其逆变器与蓄电池能够发挥其充电功能。其中逆变器主要将电压和电频以逆变器作为载体传送到负载当中，在供电出现异常无法供电时，逆变器启动，电压从直流电变为交流电，然后输送到过载当中，保持供电的质量。
2.UPS电源基本工作原理
2.1在线式UPS工作原理
在线式UPS由整流器滤波电路、逆变器、输出变压器及滤波器、静态开关、充电电路、蓄电池组和控制监测、显示告警及保护电路组成，如图4所示。在线式UPS的输出电压波形通常为标准的正玄波。
外电正常时，输入电压经整流器滤波电路后，给逆变器供电，逆变器输出经过输出变压器和输出滤波器电路将SPWM波形变换成纯正玄波。同时，整流电压经充电器给蓄电池补充能量。在这种工作状态下，外电经整流滤波器、逆变器及静态开关给负载供电，并由逆变器完成稳压和频率监测功能。
当外电出现中断、电压过低或过高时，UPS工作在后备状态，逆变器将蓄电池的电压转换成交流电压，并通过静态开关输出到负载。
外电正常但逆变器出现故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态。静态开关切换到外电端，外电直接给负载供电。如果静态开关的转换因逆变器故障引起，UPS将发出报警信号；如果因过载引起静态开关转换，过载消失后，静态开关将重新切换到逆变器端。
控制监测、显示告警及保护电路提供逆变器、充电、静态开关转换所需的控制信号，显示各自的工作状态。UPS出现过压、过流、短路、过热时，及时报警并同时提供相应的保护。
在线式UPS中，无论外电是否正常，都有逆变器供电，所以外电故障瞬间，UPS的输出都不会间断。另外，由于在线式UPS加有输入EMC滤波器和输出滤波器，所以来自电网的干扰能得到很大的衰减；同时因逆变器具有很强的稳压功能，所以在线式UPS能给负载提供干扰小、稳压精度高的电压。因此，在线式UPS电源输出的是与外电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全有效的工作。
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2.2后备式UPS工作原理
与在线式UPS相比，两者之间的不同点在于：无输入整流滤波器，逆变器无法基于多渠道获取到电能，只能通过蓄电池来满足自身电能需求，外电正常运行时，逆变器就不会被启动。输出不包括滤波器，其电压输出形态以方波为主。在外电运行时，输出变压器的主要功能则是稳定交流电压。
（1）在外电正常运行期间，UPS则保持旁路运行状态，转换开关则被变换为外电输入端，输入外电通过转换开关与输出变压器保持正常连接，并将电能补充给负载。外电出现变动时，基于继电器实现变压器接点的有效转变，确保输出电压更稳定、更可靠。
（2）在外电的电压不稳定且发生中断时，ups就会保持后备运行态。检测控制电路在发现外电出现问题之后，就会立即运行逆变器并把开关调换到逆变器端，通过蓄电池为负载补充电能，并输出形态为方形的电波。当负载出现变动时，逆变器为稳定电压则对输出方波的宽度进行适当调整。对于后备式UPS来说，外电正常运行时，逆变器就不会被启动。当外电因出现问题无法正常运行时才会运行逆变器。继电器在启动后需动作过程，所以需要花费一定的时间来实现转换，通常为3ms-10ms。
不间断电源系统的维护及保养
3.不间断电源系统的维护及保养的简略介绍
3.1UPS的工作质量与寿命与UPS电源的工作环境息息相关，所以用户在使用的时候，应该对其周围的环境进行定点定时的检测与侦测，如果环境的温度变化的过快的话，可能会对其征程的工作造成严重的影响。另外一方面，电池组的维修与保养也会对UPS电池组的寿命起到关键作用。其次在维修使用的时候需要使用绝缘效果良好的工具，并且严格按照操作说明书或有关的电工手册，保证所接的地线火线以及零线都符号要求，不得随意更改他们之间的相互顺序。
3.2由于UPS长期处于开机状态，所以尽量不要带负载开启UPS。要注意开机时候的先后顺序，先打开UPS电源，再开启负载电源，而关机的时候应该按照相反的顺序来进行。UPS的开关次数不宜太过于频繁，关闭后要等6秒之后才能再开机。否则，可能出现既无市电输出，有没有逆变器输出的“启动失败”的状态。
3.3UPS使用的注意事项
1）UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并且保持周围环境的整洁。
2）切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。
3）UPS的输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最高。
4）UPS带载过轻（如1000VA的UPS带100VA负载）有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。
5）适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次，这样可以延长电池的使用寿命。
6）对于多数小型UPS，上班再开UPS，开机时要避免带载启动，下班时应关闭UPS；对于网络机房的UPS，由于多数网络是24小时工作的，所以UPS也必须全天候运行。
7）UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。
结语
UPS不间断电源在我国用电需求日益增加的情况下有着非常重要的地位和作用，尤其是在一些比较重要的、需要保证其供电质量的用电设备的使用当中，UPS不间断电源更是发挥着重要的作用。本文主要对UPS不间断电源的类型以及运转原理进行了分析研究，并且就其维护方法做了阐述。在UPS不间断电源的使用过程当中，要不断结合实践总结经验，从而保证供电质量，确保生产的正常运行。
参考文献：
[1]何小明，李仁杰，于宏伟，等.核电厂仪控系统不间断电源冗余方案的研究及维护[J].仪器仪表用户，2016（1）：34-36+33.
[2]何小明，李仁杰，于宏伟，等.核电厂仪控系统不间断电源冗余方案的研究及维护[J].仪器仪表用户，2016（1）：34-36+33.
[4]郭.浅谈太原市有线电视机房UPS的选用与维护[J].科技与创新，2015（15）：82-83.
论文作者:陈冰,梁军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/1
标签：逆变器论文; 外电论文; 在线论文; 负载论文; 电压论文; 不间断电源论文; 滤波器论文; 《电力设备》2017年第22期论文;