不間斷電源技術原理、特點及發展

當前，數字革命和網絡經濟正席卷全球。隨著各種信息系統在各個行業的應用，更帶動了不間斷電源（UpS）的迅猛發展。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、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、計算機網絡系統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網的關鍵設備及電子商務的保衛者。UpS作為信息社會的基石，已開始了她新的歷史使命。隨著國際互聯網時代的到來，對電力供電質量提出了越來越高的要求，無論是整個網絡的設備還是數據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，穩壓、穩頻輸出的電源保護設備。當市電正常輸入時，UpS就將市電穩壓后供給負載使用。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據不致丟失為保護重點；90年代中期，在UpS配置了RS232接口和在計算機監控平臺上配置各種電源監控軟件的智能化UpS，保護重點為用戶的數據的完整性；到了90年代末期，UpS以確保系統具有“高穩定性”及“高可用性”為其保護重點。不同年代的需要對UpS不同分類及發展，UpS的分類及展是當今信息社會高速發展的需要。

二、UpS的基本分類與特點

目前市場上已經有不同類型的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、波形畸變以及從電網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、浪涌系數、輸出功率因數、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，交流電經端口1流入變壓器，在穩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端口3上的輸出電壓，以此來達到比較好的穩壓效果。當市電掉電時，蓄電池通過雙向變換器經端口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、浪涌系數、輸出功率因數、過載等沒有嚴格的限制。

3）輸入功率因數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。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，逆變器反饋到電網而出現短路的危險。

3、雙變換在線式UpS電源

它是屬于串聯功率傳輸方式。當市電存在時，實現AC－＞D