不間斷電源技術原理、特點及發(fā)展

當前，數(shù)字革命和網(wǎng)絡經(jīng)濟正席卷全球。隨著各種信息系統(tǒng)在各個行業(yè)的應用，更帶動了不間斷電源（UpS）的迅猛發(fā)展。作為直接關系到計算機軟硬件能否安全運行的一個重要因素，電源質量的可靠性應當成為中小企業(yè)、學校等首要考慮的問題。UpS（UninterruptablepowerSystem）是不間斷電源的意思，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的不間斷電源，主要用于給服務器、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。不間斷電源從計算機的外圍設備，一個不受重用的角色迅速變成為互聯(lián)網(wǎng)的關鍵設備及電子商務的保衛(wèi)者。UpS作為信息社會的基石，已開始了她新的歷史使命。隨著國際互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，對電力供電質量提出了越來越高的要求，無論是整個網(wǎng)絡的設備還是數(shù)據(jù)傳輸途徑給以端到端的全面保護，都要求配置高質量的不間斷電源。

一、UpS的工作原理

UpS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓、穩(wěn)頻輸出的電源保護設備。當市電正常輸入時，UpS就將市電穩(wěn)壓后供給負載使用。同時對機內電池充電，把能量儲存在電池中，當市電中斷（各種原因停電）或輸入故障時，UpS即將機內電池的能量轉換為220V交流電繼續(xù)供負載使用，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

UpS主要從九十年代開始成規(guī)模，90年代初，對UpS要求能提供無時間中斷的電源來確保用戶的數(shù)據(jù)不致丟失為保護重點；90年代中期，在UpS配置了RS232接口和在計算機監(jiān)控平臺上配置各種電源監(jiān)控軟件的智能化UpS，保護重點為用戶的數(shù)據(jù)的完整性；到了90年代末期，UpS以確保系統(tǒng)具有“高穩(wěn)定性”及“高可用性”為其保護重點。不同年代的需要對UpS不同分類及發(fā)展，UpS的分類及展是當今信息社會高速發(fā)展的需要。

二、UpS的基本分類與特點

目前市場上已經(jīng)有不同類型的UpS，按UpS的工作方式可分為后備式、在雙變換在線式、在線互動式三大類。

1、備式UpS電源

它是靜止式UpS的最初形式，應用廣泛，技術成熟，一般只用小功率范圍，電路簡單，價格低廉。這種UpS對電壓的頻率不穩(wěn)、波形畸變以及從電網(wǎng)侵入的干擾等不良影響基本上沒有任何改善:

其工作性能特點：

1）市電利用率高，可達96%。

2）輸出能力強，對負載電流波峰因數(shù)、浪涌系數(shù)、輸出功率因數(shù)、過載等沒有嚴格的限制。

3）輸出轉換開關受切換電流能力和動作時間限制。

4）輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波取決于負載性質。

2、在線互動式UpS電源

也稱為3端口式UpS電源，使用的是工頻變壓器。從能量傳遞的角度來考慮，其變壓器在3個能量流動的端口；端口1連接市電輸入，端口2通過雙向變換器與蓄電池相連，端口3輸出，市電供電時，交流電經(jīng)端口1流入變壓器，在穩(wěn)壓電路的控制下選擇合適的變壓器抽頭拉入，同時在端口2的雙向變換器的作用下借助蓄電池的能量轉換共同調節(jié)端口3上的輸出電壓，以此來達到比較好的穩(wěn)壓效果。當市電掉電時，蓄電池通過雙向變換器經(jīng)端口2給變壓器供電，維持端口3上的交流輸出。在線動式UpS電源在變壓器抽頭切換的過程中，雙向變換器作為逆變器方式工作，蓄電池供電，因此能實現(xiàn)輸出電壓的不間斷。

其工作性能特點：

1）市電利用率高，可達98%。

2）輸出能力強，對負載電流波峰因數(shù)、浪涌系數(shù)、輸出功率因數(shù)、過載等沒有嚴格的限制。

3）輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波取決于負載性質。

4）變換器直接接在輸出端，并處于熱備份狀態(tài)。對輸出電壓尖峰干擾有抑制作用。

5）輸入開關存在斷開時間，致使UpS輸出仍有轉換時間，但比后備式小得多。

6）變換器同時具有充電功能，且其充電能力很強。

7）如在輸入開關與自動穩(wěn)壓器之間串接一電感，當市電掉電時，逆變器可立即向負載供電，可避免輸入開關未斷開時，逆變器反饋到電網(wǎng)而出現(xiàn)短路的危險。

3、雙變換在線式UpS電源

它是屬于串聯(lián)功率傳輸方式。當市電存在時，實現(xiàn)AC－＞D