ups电源工作原理是什么？

Question

我刚刚入行电源行业，看电力设计图不是特别了解相关的一些专业我知识，请教UPS电源的工作原理，希望可以简单易懂些。最好可以配张图哦。谢谢

Answer 1

不间断电源（或称UPS，即 Uninterruptible Power Supply）是在电网异常（如停电、欠压、乾扰或浪涌「也称：涌浪电流」）的情况下不间断的为电器负载设备提供後备交流电源，维持电器正常运作的设备。通常情况下不间断电源被用於维持计算机（尤其是服务器）或交换机等关键性商用设备或精密仪器的不间断运行，防止计算机数据丢失，电话通信网络中断或仪器失去控制。 

电网异常

使用不间断电源是为了应对电网可能出现的以下情况： 

停电（电网停止工作，无电压输出） 
压降（亦称下陷，电网电压低於标称电压15%-20%，时间可能持续数秒） 
电涌（亦称浪涌、突波，电网电压瞬间高於标称电压10%以上，时间持续数秒） 
持续欠压 
持续过压 
线噪（因线路屏蔽差而引入的射频或电磁乾扰） 
频率漂移（发电机不稳定造成的电网频率偏差） 
开关瞬态（亦称暂态，由电气设备开关或放电造成的电压偏差，有时可高达20000伏，但是持续时间极短，仅数纳秒） 
谐波（电网中由非线性特性的电气设备产生的对交流电正弦波形的乾扰） 

不间断电源的发展飞轮式不间断电源

在使用电池的时代之前，不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应，这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机（或汽油机）及发电机等组成。在电网供电的情况下，由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转，并且带发电机为负载供电。由於飞轮的惯性作用，发电机转速可以保持均衡，此时不间断电源起过滤电网乾扰的作用。当电网断电後，飞轮继续带动发电机的转子旋转，同时启动柴油机带动发电机发电，替代原有电网为负载供电。 

由於飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力，会产生较大的噪音同时体积也较大，因此目前一般仅被用於应急情况和一些自然状况恶劣的场合，通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。 
蓄电池式不间断电源

自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来，不间断电源一直在被改进，但是其基本原理没有重大变化。 

现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成，一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下，不间断电源利用电网电源为自身充电，在电网出现异常的时候，不间断电源将存储於电池中的电能释放，供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和後备式（亦称为离线式）两种；按输出波形可分为正弦型、近似正弦型（用阶梯方波来拟合正弦波）等。 
不间断电源的工作原理在线式

在线式不断电系统（On-Line UPS）的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给“电感型负载”，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。 

後备式

後备式又称为离线式不断电系统（Off-Line UPS），它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电（Normal Mode），一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务（Battery Mode），直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限於供电给电容型负载，如电脑和监视器。 

线上交错式

线上交错式又称为线上互动式或在线互动式（Line-Interactive UPS），基本运作方式和离线式一样，不同之处在於线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命 

维护

在使用不间断电源系统的过程中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示，因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率，有著越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外，应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池： 一、保持适宜的环境温度：影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20－25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。 二、定期充电放电：UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随著负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60％。在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。 UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处於浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔2－3个月应完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕後，按规定再充电8小时以上。 三、利用通讯功能：目前，绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件，通过串／并口连接UPS，运行该程序，就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息；通过参数设置，可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作，大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。

追问

谢谢

Answer 2

简单的理解，UPS的原理就是：市电正常时，对市电交流电进行净化处理，提供高精度的交流电为负载工地那。当市电电源出现异常时，自动转为电池供电转状态，由UPS将直流电逆变成高精度交流电为负载供电。

一般UPS是指在线式UPS，主要构成包括：整流器、逆变器、蓄电池组、静态开关。工作时：先由整流器将市电转为直流电，然后再由逆变器重新转变为高精度的交流电。

在线式（或称双变化在线式）是指逆变器无论什么时候，一直在工作在工作。

还有不懂，可以发私信给我

Answer 3

以上是原理图，UPS保护的是计算机、服务器类要害负载，UPS工作原理其实很简单，就是通过市电整流，然后给我们事先准备好的蓄电池进行充电，再通过这个蓄电池给逆变器供电，以此来达到一个在市电断电之后，能自动供电的作用，这也就被称为不间断的UPS。

Answer 4

UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible
Power
Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。
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；
2)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：1当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。2当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；
3)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；
4)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。
目前，主流的UPS厂商有APC、山特等，都提供各种级别的UPS满足不同用户群的需要

Answer 5

UPS电源分三种，
在线式　在线式UPS（On-Line UPS）的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出的波型和市电一样是正弦波，而且纯净无杂讯，不受市电不稳定的影响，可供电给“电感型负载”，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前题下，可以供电给任何使用市电的设备。
　　后备式 　　 后备式工作原理
后备式又称为非在线式不间断电源（Off-Line UPS），它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电（Normal Mode），一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务（Battery Mode），直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电”，不过从直流电转换的交流电是方波，只限于供电给电容型负载，如电脑和监视器。
　　在线交互式 　　 在线互动式工作原理
线上交错式又称为线上互动式或在线互动式（Line-Interactive UPS），基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的“Battery Mode”切换，延长电池寿命。

参考资料：可以参见：深圳山特SATAUPS