一、UPS工作方式
1、UPS 系统架构方块图
UPS 系统架构方块图如图1所示，要注意的该UPS系统是不带独立旁路的机型，旁路输入和市电输入并相输入。
2、UPS正常运转时的运作方法
当UPS初始上电后，由经旁路后送至静态开关输出。正常运转时，市电电源经输入隔离变压器后，由整流器整成直流电量，经逆变器转成纯净的正弦波电源，经静态开关转换输出，为设备供电。
3、市电断电时，UPS的运作方法
如图1所示，当市电断电时，由直流源迅速供电给逆变器经由静态开关，持续为设备不间断供电。
4、UPS旁路供电时的运作方法
当UPS旁路供电时有下列五种状况：（1）超载（OVER LOAD）；（2）逆变器故障（INVERTER FAILURE）；（3）开机时，开机按键按下20秒内，UPS缓激活运转中；（4）关机时，关机按键按下关机后；（5）UPS内部过温度运转。
二、常见故障及如何排查故障
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变器部分故障，可按以下程序检查：（1）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。（2）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。（3）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。（4）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；（5）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：（1）检查充电电路输入输出电压是否正常；（2）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；（3）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。
故障分析：主要是由于电流过大，而引起电流过大的原因有：（1）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；（2）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；（3）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：
（1）检查市电输入保险丝是否烧毁；（2）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；（3）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。（4）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。
故障分析：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、一台后备UPS有市电时工作正常，无市电时逆变器有输出，但输出电压偏低，同时变压器发出较大的噪音。
故障分析：逆变器有输出说明末级驱动电路基本正常，变压器有噪音说明推挽电路的两臂工作不对称，检测步骤如下：（1）检查功率是否正常；（2）若功率正常，再检查脉宽输出电路输出信号是否正常；（3）若脉宽输出电路输出正常，再检查驱动电路的输出是否正常。
7、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：（1）市电输入保险丝是否损坏；（2）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；（3）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；（4）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。
8、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：（1）蓄电池电压是否过低，蓄电池保险丝是否完好；（2）若蓄电池部分正常，检查蓄电池电压检测电路是否正常；（3）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。
三、MUS 1000L型简易故障排除
保护神牌UPS是广大用户使用较多的一种电源设备，其输出的正弦波与市电同步，失真系数小，性能稳定可靠，是微机较理想的一种长后备电源。下面介绍二例故障排除方法，以供参考。
故障现象1：空载通电，不能转市电，也无逆变，机器无任何运作，蜂鸣器也无响声。
检查分析与处理结果：首先检查交流保险，蓄电池保险，都正常。再检查蓄电池电压，测得电压值为48V，蓄电池也正常。因此，断定故障在控制部分。根据后备式UPS的工作原理，在无市电输入的情况下，UPS由控制电路及蓄电池逆变输出220V电压，而且蜂鸣器不断报警。该故障现象表明，控制电路没有工作，而且控制电路的工作电压是蓄电池提供（如下方框原理图所示）。经检查发现，三端稳压块“7812”损坏而造成，更换新的三端稳压块“7812”后，加市电开机正常，断电后逆变也正常。
故障现象2：市电工作正常，带正常负载后备工作时间严重不足。
检测与分析：从故障现象分析，故障可能有：（1）电池电压过低，未充足电。（2）逆变控制回路有故障。（3）部分电池损坏。（4）充电器回路有故障。（5）输出接插受潮灰尘侵入造成漏电现象。
首先检查：（1）对输出接插件进行清除，排除漏电可能。（2）对UPS进行长时间充电，充电后开机故障仍存在。（3）用万用表检测电池组电压，为48V正常。（4）检查充电回路，正常。（5）检查逆变控制回路，正常。（6）用万用表和电流表按照下图接法检查电池的电性能，发现电池组电性能下降，具体表现电池内阻增大所造成。不带50Ω电阻时测得电池电压为48V。接电阻后，电流为800mA，电阻两端电压为40V。测试数据表明，电池内阻增大，即内阻上8V压降消耗功率为6.4W，如电池内阻增大同供电时间30分钟联系起来，证明电池电性能下降。
处理结果：更换蓄电池，开机后正常，能达到UPS的长后备时间。蓄电池成本很高，约占UPS总成本的30%以上。因此，为节约开支，可对部分性能下降的蓄电池用充电机强行充电，充电成功，仍可使用。此故障有时是由逆变控制回路散热风扇损坏而造成的，请用户维护时注意。
四、MT系列简易故障排除
问题1：为何市电未中断，但UPS会绿灯闪烁，蜂鸣器每4秒鸣叫一声？答：首先检查断路器是否弹开？如已弹开，可用手将其按复位即可。其次，当市电波动并超出UPS的输入规格，则UPS会自动转至电池供电（绿灯闪烁，蜂鸣器每4秒鸣叫一声）。当市电恢复正常，UPS则会自动跳回市电供电。在UPS转入后备供电后，请及时对个人电脑及其他设备做存盘或其他断电应急处理。市电恢复正常后，请及时开启UPS，使电池充电。
问题2：为何当市电一中断，UPS即中断输出，导致计算机当机？答：当电池老化时，会造成蓄电不足或电池曾经因停电而放过电，造成回充时间不足（充电时间应10小时以上，以回充至90%容量），以上状况皆会使UPS无法后备供电或供电时间不足。若电池老化，请更换.
问题3：为何未发生停电，UPS在市电/电池状态间频繁切换（绿灯亮/闪，蜂鸣器不叫/叫）？答：1、当市电电压波动异常，达到UPS市电切换电压，则会动作，此属UPS正常保护动作。2、UPS输出接上了打印机等启动电流大的负载，打印机开启运行时的瞬间大电流导致UPS误动作。请将打印机等不重要的设备从UPS上改接到市电插座上。
问题4：MT UPS 绿灯亮，红灯闪，同时蜂鸣器1秒2叫，该如何处理？ 答：UPS过载，请先卸掉部分负载，再使用。
问题5：MT UPS 红灯闪，同时蜂鸣器2秒1叫，该如何处理？答：电池深度放电。请立即关闭负载及UPS，待市电恢复正常时再开机，并持续充电10H以上。
问题6：MT UPS 绿灯亮，红灯闪，同时蜂鸣器2秒3叫，该如何处理？ 答：UPS充电电路故障，或电池损坏，需更换。
五、结论
UPS主要的功能是对负载不间断地提供交流电。因此提高UPS电源可靠性，可提供高精度、高稳定性的电压波形与频率，具有承受电网波动或扰动（波涌、跌落、谐波）、间断甚至短时停电的能力。
参考文献：
[1]朱定一.结合DSP及粗糙集技术的在线互动式UPS智能监控的应用研究[D].苏州大学，2010.
[2]周星亮.单相在线式UPS并联技术研究[D].哈尔滨工业大学，2010.
[3]唐向兴.UPS数字化控制及其并联运行关键技术研究[D].华南理工大学，2010.
论文作者:刘朋林
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：市电论文; 蓄电池论文; 电路论文; 电压论文; 故障论文; 逆变器论文; 蜂鸣器论文; 《电力设备》2017年第1期论文;