UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒電壓、恒頻率輸出的不間斷電源系統(tǒng)。對于整個系統(tǒng)而言，各功能電路的工作電源的重要性是不言而喻的，因?yàn)橐坏┕ぷ麟娫闯霈F(xiàn)故障，整個裝置就陷入癱瘓狀態(tài)，正常工作就無從談起，因此工作電源必須可靠、精確。

一、引言

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源系統(tǒng)，是一種含有儲能裝置（通常為蓄電池），以逆變器為主要組成部分的恒電壓、恒頻率輸出的不間斷電源系統(tǒng)。主要應(yīng)用于要求設(shè)備24小時供電的場合，如通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備等。當(dāng)市電中斷（事故停電）時，UPS立即將機(jī)內(nèi)儲能裝置的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方式向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。

二、UPS系統(tǒng)介紹及過程分析

圖1是個非常典型的UPS在地鐵中的應(yīng)用，從上圖中可以明顯看到，該系統(tǒng)包含配電柜、UPS電源和外置維護(hù)開關(guān)，終端負(fù)載為各機(jī)電系統(tǒng)，如信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、自動列車監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)。配電柜的作用是對用電設(shè)備進(jìn)行配電和控制，在電路出現(xiàn)過載、短路和漏電時，配電柜還可以進(jìn)行斷電保護(hù)；外置維護(hù)開關(guān)主要是在維護(hù)檢測過程中閉合，旁路掉UPS的電路，使電能從外置維護(hù)開關(guān)的電路上通過，實(shí)現(xiàn)了在保證后端負(fù)載能夠得到正常供電的情況下不影響對設(shè)備的維護(hù)；在市電異常，配電柜斷電的情況下，UPS電源通過儲能裝置給后端的設(shè)備供電。　　UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2，主要由五部分組成：電源輸入電路，進(jìn)行AC/DC變換的整流器，進(jìn)行DC/AC變換的逆變器，輸出切換電路以及蓄能電池。其系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能通常是由整流器完成的。凈化功能由儲能電池來完成，由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流能量的功能外，對整流器來說就像接了一只大容量電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。頻率的穩(wěn)定則由變換器來完成，頻率穩(wěn)定度取決于變換器的振蕩頻率的穩(wěn)定程度。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護(hù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)工作開關(guān)，主機(jī)自檢故障后的自動旁路開關(guān)，檢修旁路開關(guān)等開關(guān)控制。

下面結(jié)合UPS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析市電供電和斷電兩種狀態(tài)下UPS的工作過程：

1、市電正常時，交流電通過主電輸入端口，交流電輸入經(jīng)整流濾波變換成直流后，再通過SPWM逆變器逆變，然后交流電供給輸出，最后通過逆變靜態(tài)開關(guān)切換到用戶負(fù)載，形成整個供電的通路。在UPS系統(tǒng)中，之所以在市電供電的情況下還需經(jīng)過整流、逆變等電路，而不是直接由市電給后端的用戶負(fù)載供電，其目的是提高供電、用電的質(zhì)量。同時，通過整流后的直流也給予電池組充電，詳細(xì)過程見圖3，工作路線見圖中的標(biāo)示。

2、當(dāng)市電異常（斷電）時，主電輸入端口已經(jīng)沒有電能輸入，而是由電池輸入，通過SPWM逆變器逆變出交流電供給輸出，通過逆變靜態(tài)開關(guān)切換到輸出給用戶負(fù)載，完成整個供電的通路。詳細(xì)過程見圖4，工作路線見圖中的標(biāo)示。

初的UPS輸出逆變器都是帶有輸出變壓器的。應(yīng)該說，采用輸出變壓器是UPS逆變器輸出電路形式所決定的，而變壓器的存在卻是弊大于利。逆變器電路技術(shù)演變過程的一個顯著的表現(xiàn)形式是：是否必須用變壓器，如何配置變壓器，是否可能去掉變壓器。

圖1是20世紀(jì)70年代生產(chǎn)的第一代三相UPS的典型電路結(jié)構(gòu)形式.

圖1所示的UPS包括一個由降壓式自耦變壓器繞組供電的二極管全波整流器和一個與整流器相并聯(lián)的、由自耦變壓器的輔助二次側(cè)繞組供電的可控硅電池充電器。當(dāng)電網(wǎng)停電時靜態(tài)開關(guān)可將電池組連接到直流母線上供電。

逆變器由4個三相逆變器以全波方式運(yùn)行（按照基波頻率進(jìn)行換向），每一個三相逆變器都與變壓器的一次側(cè)繞組相連接（三角形連接），再把這些二次側(cè)繞組開放式變壓器（Open Phase Transbers）的二次側(cè)以一定方式進(jìn)行連接，以獲得合成的輸出電壓。這4個變壓器被分為兩組，每一組都包含一個星形和一個Z形（曲折星形）的二次側(cè)繞組，這兩個二次側(cè)繞組之間具有30°相位差。這一特殊的連接可消除n=6k±1（k為奇數(shù)）次的電壓諧波，這等效于12脈沖整流器中的兩個移相式繞組在變壓器一次側(cè)中可抵消5、7次諧波。對于在變壓器一次側(cè)繞組中每相可能出現(xiàn)的3次和3n次電流諧波，由一次側(cè)繞組的三角形接線方式來抵消。因此，輸出端首先需要濾除的諧波為第11次諧波。輸出電壓的調(diào)整是通過移動兩組變壓器之間的相位（0<φ<180°）來完成的。由于首先需要濾除的是第11次諧波，所以輸出濾波器的尺寸較小，這使得逆變器對負(fù)載變化的動態(tài)響應(yīng)特性加快。

以可控硅（晶閘管）為基本功率器件的電路存在著換相安全和功率損耗的問題，為減少電路的能量損失和改善控制功能，下一代系統(tǒng)開始使用一種新的脈沖電路，每個晶閘管都有其相應(yīng)的滅弧電路。整個設(shè)備僅需兩個變壓器，如圖2所示。為消除n=6k±1（k為奇數(shù)）次的諧波，只需要一組相位相差30°的逆變器，而這30°的相移是預(yù)先設(shè)置好的，并在每臺變壓器一次側(cè)以“脈沖寬度調(diào)節(jié)”的方式（PWM）來實(shí)現(xiàn)對電壓的調(diào)整。為達(dá)到預(yù)期的輸出電壓，可以將上述換向電路應(yīng)用于每周期6次固定換向的基本脈寬調(diào)制電路（PWM）。

變壓器的數(shù)量從4個減少到2個，但為了能進(jìn)一步減少變壓器的數(shù)量，就不得不提高逆變電路的性能，以便通過優(yōu)化PWM就能達(dá)到目的，而無需再使用兩組變壓器的耦合方式。以前使用兩組移相30°的變壓器是為了減小低次諧波（5、7次），因?yàn)樗麄兊姆递^大，要濾除他們比較困難。只用一個變壓器的UPS如圖3所示。電路中，變壓器的二次側(cè)繞組為曲折星形連接，每個逆變器以基波的7倍頻率來斬波直流電壓。這種斬波方式稱為固定頻率斬波，在設(shè)計(jì)時以盡可能減小輸出電壓的失真度以及減小濾波器的尺寸為目標(biāo)。輸出電壓的調(diào)整是通過移動兩組逆變器橋之間的相位進(jìn)行的。

自20世紀(jì)80年代起，UPS逆變器開始只含有一個變壓器。同時，隨著功率半導(dǎo)體器件的革新，雙極型功率晶體管以及電子控制級的IGBT等功率半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)，逆變電路中的可控硅器件被取代（見圖4和圖5），但UPS帶輸出變壓器的這種情況仍在繼續(xù)且一直持續(xù)到二十一世紀(jì)伊始，其間雖然在1995年出現(xiàn)了無變壓器的逆變器結(jié)構(gòu)，然而此類產(chǎn)品僅適用于功率小于等于30kVA的UPS。造成這一情形的主要原因是功率半導(dǎo)體器件換向時的損耗較大，而較高的耐壓要求又使得人們很難在不用變壓器的條件下成功地制作出大容量的逆變器。

APC的解決方案配備了自動檢測斷路器大小、PDU電路位置和分支電流監(jiān)控功能，為用戶帶來更多實(shí)用的好處。這些功能與英飛解決方案的容量和變化管理模塊兼容，更好地實(shí)現(xiàn)自動分支電流設(shè)置、調(diào)整和平衡功能。

圖4的逆變器采用IGBT器件，變壓器二次側(cè)繞組采用星形連接。每個一次側(cè)繞組都連接到兩個逆變器支路的中點(diǎn)，組成實(shí)際上是三個單相全控制的逆變器橋。因此，在二次側(cè)繞組上得到的電壓是獨(dú)立進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這可有效地確保輸出電壓的良好平衡，而不管三相負(fù)載電流是否處于平衡狀態(tài)。使用橋式組件的連接方式可使每個支路的變換頻率相對于標(biāo)稱變換頻率減小1/2，這樣每個支路都只在正弦波的1/2個周期內(nèi)工作。

圖5只有一個逆變器（三相全橋），此變壓器的耦合方式采用一次側(cè)三角形/二次側(cè)曲折星形連接。這種連接方式可實(shí)現(xiàn)兩個額外的功能。首先，它可以實(shí)時（即刻、瞬間）地調(diào)節(jié)每相的輸出電壓，而各相輸出電壓都與逆變器的逆變支路相對應(yīng)。此外，變壓器二次側(cè)的Z形連接所吸收的負(fù)載3n次諧波電流傳送到變壓器的一次側(cè)繞組，使這些諧波電流只在一次側(cè)繞組內(nèi)流動，這樣，可降低IGBT的換向電流，從而減少了換向損耗。

以上所述就是逆變器中的變壓器是如何逐步發(fā)展演變的過程。

UPS，即不間斷電源，是將蓄電池(多為鉛酸免維護(hù)蓄電池)與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電地系統(tǒng)設(shè)備。主要用于給單臺計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷地電力供應(yīng)。

盡管中國持續(xù)實(shí)行并不斷加強(qiáng)和改善宏觀調(diào)控財政政策和穩(wěn)健地貨幣政策，繼續(xù)加強(qiáng)發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，但整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展也受到了較大影響。2014年，國內(nèi)UPS市場整體增長態(tài)勢與2013年相比，進(jìn)一步趨緩。通信、金融、制造行業(yè)仍然是UPS地主要應(yīng)用行業(yè)。其中，數(shù)據(jù)中心、交通行業(yè)、能源、醫(yī)療等行業(yè)地UPS應(yīng)用得到不斷突破。

未來UPS電源良好地市場前景，業(yè)內(nèi)專家對我國產(chǎn)業(yè)提出以下發(fā)展建議：

1、企業(yè)加大研發(fā)和技術(shù)投入，爭取達(dá)到國際先進(jìn)水平。不間斷電源是網(wǎng)絡(luò)、信息建設(shè)可靠運(yùn)行地電源保障，是信息化和國防安全地一個重要設(shè)備，因此，本土品牌地不間斷電源廠家必須加大技術(shù)和研發(fā)投入，提升綜合實(shí)力，制造高質(zhì)量地不間斷電源產(chǎn)品，保障我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)地順利進(jìn)行。并且在有條件地情況下，爭取出口，獲得國際市場份額。

2、國家對電力電子、不間斷電源產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)支持。2006年中國科技研發(fā)投入達(dá)到歷史最高地2943億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值地1.41%。盡管這一數(shù)字顯示出中國政府和企業(yè)在推動自主創(chuàng)新方面地努力，但迅速攀升地投入難以掩蓋中國科技自主創(chuàng)新能力仍然不足地現(xiàn)實(shí)?；诓婚g斷電源高技術(shù)地特性以及對國家工業(yè)自動化建設(shè)和國防安全地重要性，國家應(yīng)該加大對電力電子行業(yè)、不間斷電源等行業(yè)地支持力度，促進(jìn)我國電力電子行業(yè)地穩(wěn)步發(fā)展。

• • UPS電源有哪些比較有名的品牌呢？讓我們看看時間常用的ups電源品牌：

    

    1.Santak山特

    山特電子（深圳）有限公司，UPS不間斷電源十大品牌，廣東省名牌，國家重點(diǎn)新產(chǎn)品，深圳市高新技術(shù)企業(yè)，全球著名動力管理公司EATON旗下，較早進(jìn)入中國市場的知名UPS廠商之一。

    2.APC

    施耐德電氣（中國）有限公司，APC，UPS不間斷電源十大品牌，服務(wù)器機(jī)柜十大品牌，創(chuàng)立于1981年美國，全球行業(yè)領(lǐng)先品牌，網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物理基礎(chǔ)設(shè)施（NCPI）全線產(chǎn)品提供商，全球較大的UPS供應(yīng)商之一。

    3.Emerson艾默生

    艾默生電氣（中國）投資有限公司，UPS不間斷電源十大品牌，始于1890年美國，世界500強(qiáng)企業(yè)，全球技術(shù)解決方案的強(qiáng)勢集團(tuán)公司，技術(shù)與工程領(lǐng)域的全球領(lǐng)袖，全美最受贊賞企業(yè)之一。

    4.EATON伊頓

    伊頓（中國）投資有限公司，十大UPS不間斷電源品牌，創(chuàng)立于1911年美國，美國財富500強(qiáng)，全球領(lǐng)先的多元化工業(yè)產(chǎn)品制造商，電氣控制、電力分配、不間斷電源和工業(yè)自動化產(chǎn)品和服務(wù)的全球知名企業(yè)。

    5.科華KELONG

    廈門科華恒盛股份有限公司，UPS不間斷電源十大品牌，福建省著名商標(biāo)，福建名牌，上市公司，高新技術(shù)企業(yè)，中國本土較大的高端UPS制造商和提供商之一，以研究電力電子技術(shù)為核心，致力于打造生態(tài)型能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。

    6.科士達(dá)KSTAR

    深圳科士達(dá)科技股份有限公司，UPS不間斷電源十大品牌，高新技術(shù)企業(yè)，中國大陸本土規(guī)模較大的UPS研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)之一，機(jī)房一體化系統(tǒng)集成制造商，中國領(lǐng)先的新能源電力轉(zhuǎn)換技術(shù)創(chuàng)新廠商。

    7.易事特EAST

    易事特集團(tuán)（股票代碼：300376）創(chuàng)立于1989年，是國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、能源網(wǎng)系統(tǒng)集成解決方案優(yōu)秀上市公司，歷經(jīng)20多年的艱苦創(chuàng)業(yè)和睿智經(jīng)營，致力于IDC數(shù)據(jù)中心（含UPS）、光伏發(fā)電站（含逆變器）和智能微網(wǎng)（含電力軌道交通、新能源車運(yùn)營及充電樁）等產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)已發(fā)展成為行業(yè)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，擁有全資或控股子公司近50家，在全球設(shè)立268個客戶中心，產(chǎn)業(yè)覆蓋全球100多個國家和地區(qū)。

    8.臺達(dá)DELTA

    臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司在交換式電源供應(yīng)器產(chǎn)品為世界第一的領(lǐng)導(dǎo)廠商，并且在多項(xiàng)產(chǎn)品領(lǐng)域亦居世界級的領(lǐng)導(dǎo)地位，其中包括提供電源管理的整體解決方案、視訊顯示器、工業(yè)自動化、網(wǎng)絡(luò)通訊產(chǎn)品、與可再生能源相關(guān)產(chǎn)品。臺達(dá)集團(tuán)于1971年創(chuàng)立，營運(yùn)據(jù)點(diǎn)與制造工廠遍布臺灣、泰國、中國、墨西哥以及歐洲。做為全球電力電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，臺達(dá)集團(tuán)致力于實(shí)踐環(huán)境保護(hù)的承諾，已在多年前實(shí)施綠色無鉛制程、回收再利用措施與廢棄物管理計(jì)劃。臺達(dá)集團(tuán)的經(jīng)營使命是「環(huán)保 節(jié)能 愛地球」。

    9.志成冠軍CHESHING

    廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司（簡稱志成冠軍）位于毗鄰深圳特區(qū)的東莞市塘廈鎮(zhèn)，是一家集科、工、貿(mào)、投資于一體的民營高科技企業(yè)，始創(chuàng)于1992年8月，注冊資金1億元人民幣，占地27萬平方米，自有資產(chǎn)逾6.5億元。

    10.SOCOMEC索克曼

    溯高美索克曼電氣（上海）有限公司，十大UPS不間斷電源品牌，始于1922年法國，全球領(lǐng)先的電源設(shè)備集團(tuán)之一，全歐洲UPS銷量較大的銷售廠商之一，專業(yè)致力于電力電子產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)的集團(tuán)企業(yè)。

    • 本公司經(jīng)銷直流屏用蓄電池，ups蓄電池供應(yīng)商，專業(yè)提供德國陽光蓄電池Sonnenschiesh(德國陽光膠體系列）、日本松下蓄電池（Panasonic）、西恩迪-大力神蓄電池、艾博特蓄電池、冠軍蓄電池、梅蘭日蘭蓄電池、索潤森蓄電池、友聯(lián)蓄電池、理士蓄電池、科士達(dá)蓄電池、太陽神蓄電池、湯淺蓄電池、圣陽蓄電池、美國GNB蓄電池（美國原裝進(jìn)口）、BB蓄電池、CSB蓄電池、美國山特蓄電池、美國博爾特蓄電池、OTO蓄電池等高質(zhì)量的ups電池及ups電源、山特ups電源、山頓ups電源、艾默生ups電源、梅蘭日蘭ups電源、科士達(dá)ups電源、apc ups電源，臺達(dá)ups電源，雷諾士ups電源，美國山特ups電源等。我公司長期以來一貫堅(jiān)持"一流產(chǎn)品，一流工程、一流服務(wù)，一流信譽(yù)、一流企業(yè)"的發(fā)展理念，憑所代理產(chǎn)品的卓越品質(zhì)、所設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目的優(yōu)秀質(zhì)量和對用戶真誠周到的服務(wù)，深受廣大用戶贊譽(yù)。公司將一如既往地把國際名牌產(chǎn)品介紹推薦給廣大用戶，把更完美的工程奉獻(xiàn)給廣大用戶，為廣大用戶提供更全面，更專業(yè)，更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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