UPS电源工作原理
一、为什么需要 UPS ？
一方面， UPS 不间断电源，顾名思义在市电发生停电时为我们提供一定能力的备用持续供电，使我们的电脑或设备等的工作不致中断。
而人们往往会忽略的是，在为我们提供电力的公共电网中，上面连接着不计其数各式各样的负载，其中的一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获取电能，反过来也会对电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移，恶化电网或局部电网的供电品质。而一些意外的、人为的或自然的情形，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，对于整个电网来说，随时都可能发生或存在，也就会同时危害到电力系统的正常供应，影响电力供应的品质，从而影响到负载的正常工作。
市电供电电源质量一般为：电压波动 ±5% ，频率 50Hz±0.5 Hz 。而通常的情况是，有的地方，有时甚至大部分时间都达不到这个标准，尤其以我国偏远地区为甚。各种来自内部和外部的因素对我们所处的电网形成污染或干扰，有时这种污染甚至十分严重。也就是说，我们的电脑或设备的硬件和信息、资料等，随时都在遭受威胁。造成这些污染和干扰的因素具体分为：
1 ． 电压浪涌：指输出电压有效值高于额定值 110 ％，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。
2 ． 电压尖峰：指二分之一周期至 100ms 期间内，叠加达 6000kV 以上的电压脉冲。这主要由雷电、开关操作、电弧式故障和静电放电等因素造成。
3 ． 电压瞬变：指峰值电压高达 20KV ，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有区别。
4 ． 噪声电压：指射频干扰 (RFI) 和电磁干扰（ EFI ）以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。
5 ． 过压：指超过电网电压正常有效值一定百分比的稳定高电压。一般是由于接线错误，电厂或电站的误调整，附近重型设备关机。对单相电压而言，也可能是由于三相负荷不平衡或者是中线接地不良等原因造成。
6 ． 欠压：指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生原因包括大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。
7 ． 电压下陷：指一个或多个周期电压低于 80%~85% 额定电压有效值。主要由于附近重型设备的启动或者电机类机器启动造成。
8 ． 频率偏移：系指市电频率的变化超过 3Hz 以上。这主要由应急发电
机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。
9 ． 电源中断：电源中断是超过一个周期的无电状态。产生原因有线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。
综上所述，为了保证计算机的正确运行，为了实时控制信号不出现丢失，为了保证设备的安全运行，人们对供电电源质量提出了越来越严格的要求。
二、什么是 UPS ？
我们所说的 UPS 就是不间断电源系统，它是英文 Uninterruptible power supply system 的缩写。
UPS 是伴随计算机和通信设备的诞生而出现的，作为电子信息系统的外围设备 , 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。
UPS 可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，使计算机等电子信息系统和精密仪器的工作更安全而可靠。被称为 " 计算机的生命线 " ， " 是电脑及其它先进仪器不可缺少的电源保护天使 " 。因此，随着电子信息技术及应用的普及和发展， UPS 在我们的生产、工作和生活中，将占据重要的一面。
三、 UPS 的分类
从运作方式上可分为旋转型 UPS 和静止型 UPS 。旋转式 UPS 由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下，电动机带动飞轮和发电机给负载供电；当断电后，由于飞轮的惯性作用，会继续带动发电机的转子旋转，从而使发电机能持续给负载提供电源（电能 - 动能 - 电能），起到缓冲的作用，同时启动柴（汽）油机。当油机转速与发电机转速相同时，油机离全器与发电机相连，完成从市电到油机的转换。这是 UPS 的较早形式，动态 UPS 具有稳定可靠，维护技术比较简单的优点，但设备庞大笨重，效率低，噪声大。
随着半导体技术的发展， 1960 年以后，采用了大功率逆变技术和强电流电子开关，来实现大功率的电能转换。这种电能转换电路，不论是主电路还是其它控制电路，均采用半导体固定器件，故称为固态不停电电源或静止型不停电电源，简称静态 UPS 。它更能适应于当今电脑网络、医疗器械和精密仪器等的普遍应用中。
通常我们把静态 UPS 依技术和设计架构分为三类：后备式、在线式及在线互动式。依输出波形区分为：方波、正弦波、阶梯波。依容量分为小型 UPS ： 10KV 以下；中型 UPS ： 10KV 以上， 100KV 以下；大型 UPS ： 100KV 以上。依后备时间上则分为标准型和长效型。
后备式（ OFF LINE ） UPS 的含义是指，在外电电网电压正常时， UPS 的任务主要对自身蓄电池进行充电，其输出电压基本就是输入电网的电压。这种 UPS 有一定的转换时间（通常小于 10ms ），不能抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰，输出的电压不是稳压稳频的，最多是进行简单的调压。这种 UPS 线路简单，成本较低。例如力迅 NT 系列后备式 UPS ，虽然在于后备式 UPS 中，已经尽大限度的进行了全范围的，包括低端和高端部分的稳压（值的注意的是，市面上很多后备式 UPS 只有简单的稳压，甚至完全没有稳压功能），但是相对于在线式和在线互动式而言，这种稳压毕竟是简单的，低层次的。
在线式（ ON LINE ） UPS 的含义是指，即使在电网电压正常供电时， UPS 的输出，也是将外来电压经过本身的加工转换后再供给负载，也就是说，即使是在电 网电压正常时，市电也是经过变压器 -> 整流滤波 -> 逆变器 -> 开关 S3 （ S3 闭合， S2 断开） -> 输出。这种 UPS 无论在市电正常时将市电隔离，还是供电异常时转由蓄电池供电，逆变器始终处于工作状态，都能供给负载纯净的电源，并保持 0 中断时间。这样负载即使是实时控制信号，也不会因为市电异常而丢失或差错。如力迅 CP 系列，为您提供始终如一的高品质电源供应。
在线互动（ Line-Interactive ） UPS 则是指，在输入市电正常时， UPS 的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出，因此在线互动式 UPS 也有转换时间。同后备式 UPS 相比，在线互动 UPS 的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，如 Netion 力迅 A-Smart 系列 UPS ，随机带有监控软件，可以方便的上网进行 UPS 的远程控制和智能化管理。
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。
在一些负荷等级要求较高的场合（一类负荷），常用的电源为UPS（不间断电源），即不能停电的设备，比如通讯系统；计算机系统；监控系统；DCS系统；医疗系统的手术室；工业中的重要的电动阀门等，现在医院的病房及宾馆也常见UPS不间断电源的插座，可以说，UPS使用范围越来越广泛。接下来我就给大家介绍一下UPS的工作原理。
UPS一般由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关和控制系统组成。通常采用的是在线式UPS。它首先将市电输入的交流电源变成稳压直流电源，供给蓄电池和逆变器，再经逆变器重新被变成稳定的、纯洁的、高质量的交流电源。它可完全消除在输入电源中可能出现的任何电源问题（电压波动、频率波动、谐波失真和各种干扰）。其工作原理框图见图：
UPS不间断电源立即转入电池逆变状态;为防止市电来回切换，只有当市电恢复到170～270V时, UPS才转入市电逆变状态。市电频率的侦测与控制侦测市电频率的目的是作为逆变锁相的依据,通过调整逆变的过零点调整逆变相位,使在市电状态下的逆变输出与市电输入基本同频率、同相位。市电开机时,UPS侦测输入市电的频率作为逆变输出的频率;电池状态下开机时,逆变输出的频率以上次输出的频率来设定。
当市电正常时,执行锁相,逆变频率先追市电频率,频率相同后再追踪相位,通过变动逆变频率完成逆变和市电同相位。锁相后,逆变和市电的相位差小于3度,频率误差小于0.01Hz。当市电频率超出47～53Hz范围时,UPS不执行锁相,立即转入电池逆变状态,只有当市电频率回复到48～52Hz时,UPS再执行锁相,并转入市电逆变状态。
三角波发生器CPU送出的38.4kHz方波,经由运算放大器组成的二分频电路后,变成19.2kHz的方波,再经积分器积分成三角波。标准正弦波发生器CPU送出以128点平均分割的模仿正弦波,经过二阶低通滤波器滤波后,生成标准正弦波。PWM信号标准正弦波与逆变输出电压的正弦波反馈信号进行比较，其结果被三角波切割，生成PWM信号。逆变电压调整CPU每16ms读取一次逆变电压值,并与设定的电压值进行比较,当差值高于10V时,CPU立即调整标准正弦波,从而调整PWM信号,使输出电压相应加减5V,以缩小差值;当差值低于10V时,CPU累积差值,当累积值达到30V时,CPU调整标准正弦波,使输出电压相应加减2V。
CPU的A/D读取CPU每半周期读一次电池电压、正负BUS电压和机内温度,每隔8个标准正弦波点读一次市电电压、逆变电压和逆变电流(在每个周期开始,CPU变更读点的初始位置,使每隔8个标准正弦波点读一次,通过128个点的A/D读取达到扫描效果,读取值存入RAM内)。
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。
线上交错式 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。
UPS电源是将电整流滤波后一路供给逆变器输出标准的电压，一路供给电池，当市电断开时。电池里的电经逆变器逆变成标准电压供给负载，保证供给负载绿色稳定持续的电源。
像CPU提供稳定的电压，在总电源电压不稳时，CPU电源会在主板控制的基础上自动断电从新启动来保证CPU正常工作性，还是选个好的总电源，CPU电源是次要的，主板能分析出CPU工作的风险值，
答：当UPS有故障时会直动跳到旁路状态，这时就相当于市电直接为负载供电了，这时负载还是有电的，只不过输入的电压不再是干净稳定的220V了。UPS的组成 UPS目前分为在线式和后备式等，UPS电源的组成从基本的应用原理上讲，UPS是...
答：不间断电源（UPS）的工作原理是在电网电力不稳定或中断的情况下提供电力，以确保连接到UPS的设备持续运行。不同类型的UPS使用不同的工作原理，主要有三种类型：离线（又称备用式）、在线互动（又称线交互式）和在线（又称双...
答：UPS电源是一种不间断电源，它的原理是将电网电源和储能电源（如蓄电池）相结合，当电网电源出现故障时，UPS电源可以将储能电源的电能输出给负载，从而保证负载的正常运行。UPS电源的工作原理是：当电网电源正常工作时，UPS电源...
答：UPS电源工作原理：1. AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。2. DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，...
答：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...
答：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。UPS不间断电源的作用 1、电压稳定。一市电电压易受电力输送线路品质的...
答：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...
答：UPS电源指不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电...
答：使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则...
答：1、ups也叫不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。ups电源分为三种，即在线式，后备式，线上交错式。2、在线式ups工作原理，当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入...
