UPS是能夠?qū)崿F(xiàn)兩路電源之間不間斷地相互切換的電氣裝置。

UPS：利用電池化學(xué)能等作為后備能量，在市電斷電等電網(wǎng)故障時(shí)，不間斷地為用戶設(shè)備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。

從嚴(yán)格意義上講，UPS不是一種電源，它不是依靠能量形式的轉(zhuǎn)換來(lái)提供電能，它只是提供一種兩路電源之間無(wú)間斷相互切換的機(jī)會(huì)，這才是UPS的主要設(shè)計(jì)思想；UPS的價(jià)格之所以昂貴，就是貴在這種不間斷切換的特點(diǎn)上。

UPS系統(tǒng)組成：一個(gè)完備的UPS系統(tǒng)，是由UPS主機(jī)、電池、市電（發(fā)電機(jī))、后臺(tái)監(jiān)控或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟/硬件等單元共同組成的。

UPS的主要作用：

1、兩路電源之間的無(wú)間斷相互切換；

2、隔離作用：將瞬間間斷、諧波、電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)以及電壓噪聲等電網(wǎng)騷擾阻擋在負(fù)載之前，即使電網(wǎng)中的騷擾不影響負(fù)載，又使負(fù)載對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生騷擾：

3、電壓變換作用：輸入電壓等于或不等于輸出電壓，如380V/380V，380V/220V，包括穩(wěn)壓作用：

4、頻率變換作用：輸入頻率等于或不等于輸出頻率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括穩(wěn)頻作用：

5、提供一定的后備時(shí)間：UPS的電池貯存一定的能量，在電網(wǎng)停電或間斷時(shí)繼續(xù)供電一段時(shí)間來(lái)保護(hù)負(fù)載；后備時(shí)間為10分鐘、30分鐘、60分鐘或更長(zhǎng)。

1和5是保證對(duì)負(fù)載供電的連續(xù)性；2、3和4是保證對(duì)負(fù)載供電的質(zhì)量。

UPS的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

GB/T7260.3描述了UPS的三種分類方法和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

VFD級(jí)-被動(dòng)后備式(Passive Standby-“Off-line” )：負(fù)載的電壓V和頻率F取決于電網(wǎng)電源(Depends)；電壓和頻率都沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)整。

VI級(jí)-線交互式(Line Interactive)：負(fù)載的電壓V與電網(wǎng)電源無(wú)關(guān)(Independent)；頻率沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)整。

VFI級(jí)-雙轉(zhuǎn)換式(Double Conversion-“On-Line” )：負(fù)載的電壓V和頻率F都與電網(wǎng)電源無(wú)關(guān)(Independent)；負(fù)載的電壓和頻率都是經(jīng)過(guò)“再生”調(diào)整的(re-generated)。

IEC 62040-3/GB 7260.3定義：

1、被動(dòng)后備式-VFD(Passive Standby，也稱離線式OFF-Line)

組成：充電器，逆變器，電池，濾波器/調(diào)壓器；

應(yīng)用：小于2KVA的UPS；

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜；

缺點(diǎn)：頻率不能調(diào)節(jié)，切換時(shí)有間斷。

2、線交互式-VI (Line Interactive)

組成：靜態(tài)開(kāi)關(guān)，雙向逆變器，電池，旁路開(kāi)關(guān)。

應(yīng)用：此種配置不太適合中-大功率和為敏感性負(fù)載的供電，因?yàn)闊o(wú)法進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，效率高；

缺點(diǎn)：頻率不能調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)特性差。

對(duì)間斷敏感的負(fù)載，有另外一種結(jié)構(gòu)的UPS，特別提到靜態(tài)開(kāi)關(guān)作用（防止逆變器的電流進(jìn)入電網(wǎng)）。

3、雙轉(zhuǎn)換式-VFI (Double－ Conversion，又稱為在線式On-Line)

基本組成：整流器/充電器，逆變器，靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)，手動(dòng)維修旁路開(kāi)關(guān)，電池。

逆變器串聯(lián)在交流輸入與負(fù)載之間。

通過(guò)運(yùn)行方式，引進(jìn)旁路的概念。如果市電正常，整理逆變壞，也送不到負(fù)載，需要靜態(tài)旁路，如果故障，引入手動(dòng)旁路。

應(yīng)用：在這種配置中，由于使用了靜態(tài)開(kāi)關(guān)，將負(fù)載切換到逆變器所需的時(shí)間可以忽略不計(jì)；而且，輸出的電壓和頻率完全獨(dú)立于輸入電壓和頻率。這意味著這種類型的UPS可以被設(shè)計(jì)作為頻率轉(zhuǎn)換器使用。

實(shí)際上，這種類型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。

注意：這種類型的UPS常常被稱作“在線式”，這表示負(fù)載由逆變器連續(xù)供電而不管交流輸入電源的狀態(tài)如何。

優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)壓穩(wěn)頻、切換無(wú)間斷；缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴。

UPS常用術(shù)語(yǔ)：

1、VA & W：UPS 的容量單位，VA 為視在功率，W為有功功率。

2、功率因數(shù)（PF）：對(duì)一臺(tái)設(shè)備有輸入功率因數(shù)和輸出功率因數(shù)兩個(gè)不同的參數(shù)，功率因數(shù)絕對(duì)值介于0于1之間，它是W（有功功率）與VA（視在功率）之間的比數(shù)。輸入功率因數(shù)越高表明UPS對(duì)電網(wǎng)利用效能越高。

從輸出端考慮，輸出功率因數(shù)越高則UPS帶載能力越強(qiáng)。

例如：一臺(tái)UPS的參數(shù)為：3000VA/2400W，可以知道輸出功率因數(shù)為2400W/3000VA=0.8。

3、峰值因數(shù)（CF）：指周期波形的峰值與有效值之比。

由于計(jì)算機(jī)性負(fù)載接受正弦波電壓 會(huì)產(chǎn)生CF（介于2.4-2.6倍的電流），因此，UPS設(shè)計(jì)時(shí)常需能提供CF值3的規(guī)格，以滿足電腦性負(fù)載的應(yīng)用。

4、輸入電壓范圍：UPS允許市電變化的范圍，范圍越大說(shuō)明UPS適應(yīng)性越好。

5、失真：失真分為波形失真，電壓失真等，不論是體積失真，皆以百分比來(lái)計(jì)算，其失真的大小與諧波、電壓、電流以及功率因數(shù)有關(guān)系。

6、效率（EFFICIENCY）：是輸出瓦特?cái)?shù)與輸入瓦特?cái)?shù)之比，若此數(shù)越接近1，則顯示其效率越好，以在線式UPS而言，一般的效率約為85%~90%之間，即輸入1000W，輸出約為850W~900W之間，UPS本身即消耗100W~150W的功率；

7、可靠性（MTBF）：用來(lái)描述設(shè)備平均能正常工作的時(shí)間長(zhǎng)短的參數(shù)，MTBF越大表示該設(shè)備的壽命越長(zhǎng)。

8、高頻機(jī)：利用高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)，以高頻開(kāi)關(guān)元件替代整流器和逆變器中笨重的工頻變壓器的UPS俗稱高頻機(jī)，高頻機(jī)體積小、效率高。

9、工頻機(jī)：采用工頻變壓器做為整流器和逆變器部件的UPS俗稱工頻機(jī)，主要特點(diǎn)是主功率部件穩(wěn)定、可靠、過(guò)負(fù)荷能力和抗沖擊能力強(qiáng)。

10、無(wú)功功率：?jiǎn)挝皇?VA，它不為負(fù)載所吸收，因此稱為無(wú)功功率，它組成了視在功率的另一部分。降低無(wú)功功率有利于提高電網(wǎng)的利用率。

11、有功功率：?jiǎn)挝皇荳，是負(fù)載真正吸收轉(zhuǎn)換的能量部分，它組成了視在功率的一部分。

UPS的不同運(yùn)行方式：

單機(jī)系統(tǒng)：

優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，硬件購(gòu)置成本低；UPS系統(tǒng)得到充分的利用，因?yàn)閁PS的容量和系統(tǒng)負(fù)載的容量接近。

缺點(diǎn)：UPS出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)系統(tǒng)的可用性降低。對(duì)UPS進(jìn)行維護(hù)時(shí)系統(tǒng)將直接切換到市電供電；如果UPS故障，系統(tǒng)沒(méi)有冗余；多單點(diǎn)故障系統(tǒng)。

串聯(lián)運(yùn)行：

提高UPS可靠性的方法－串聯(lián)熱備份：

可由兩臺(tái)不同容量的UPS組成，主機(jī)帶重要負(fù)載，備機(jī)帶次要負(fù)載或不帶載；主機(jī)到備機(jī)的切換無(wú)間斷。

優(yōu)點(diǎn)：可靠性高；連接簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：不能增容；過(guò)載能力不能增大；UPS不能充分利用。

并聯(lián)運(yùn)行：

提高UPS可靠性的方法-直接并聯(lián)。

由2到4臺(tái)單機(jī)型UPS組成，每臺(tái)UPS具有各自的靜態(tài)旁路，可實(shí)現(xiàn)：

并聯(lián)冗余；并聯(lián)增容。

優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)簡(jiǎn)單；不增大占地；價(jià)格適當(dāng)；負(fù)載均分。是目前使用最多的運(yùn)行方式。

公共旁路并聯(lián)運(yùn)行：

提高UPS可靠性的方法-公共旁路并聯(lián)。

由2到6臺(tái)同等容量的并聯(lián)型UPS組成，采用大容量的公共靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)柜，以便實(shí)現(xiàn)：并聯(lián)冗余；或并聯(lián)增容。

優(yōu)點(diǎn)：公共旁路過(guò)載能力大；可靠性高。

缺點(diǎn)：占地面積稍大；價(jià)格較貴。