一、UPS的定義

　　UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，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。主要用于給單臺計算機、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。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。UPS電源系統由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進行AC/DC變換的整流器（REC），進行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開關整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時（該變化應滿足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。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直能的功能外，對整流器來說就像接了一只電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來完成，頻率穩定度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開關，主機自檢故障后的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。

二、UPS的分類

　　UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。
　　其中，我們最常用的是后備式UPS，它具備了自動穩壓、斷電保護等UPS最基礎也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉換時間，但由于結構簡單而具有價格便宜，可靠性高等優點，因此廣泛應用于微機、外設、POS機等領域。
后備式UPS電源又分為后備式正弦波輸出UPS電源和后備式方波輸出UPS電源。后備式正弦波輸出UPS電源：單機輸出可做到0.25KW~2KW，當市電在170V~264V間變化時，向用戶提供經調壓器處理的市電；當市電超出170V~264V范圍時，才由UPS提供高質量的正弦波電源。后備式方波輸出UPS電源：與后備式正弦波輸出UPS電源不同的只是為用戶提供50Hz方波電源。
　　在線式UPS結構較復雜，但性能完善，能解決所有電源問題，如四通PS系列，其顯著特點是能夠持續零中斷地輸出純凈正弦波交流電，能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題；由于需要較大的投資，通常應用在關鍵設備與網絡中心等對電力要求苛刻的環境中。在線互動式UPS，同后備式相比較，在線互動式具有濾波功能，抗市電干擾能力很強，轉換時間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，所以能配備服務器、路由器等網絡設備，或者用在電力環境較惡劣的地區。

三、UPS的發展

1、高效率、高可靠性

　　由于IT 設備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張、低耗節能需求等客觀因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術倍受關注。為提高UPS 運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發成功并投入實際應用，如IGBT、MOSFET、GTR、智能功率模塊IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等，變流技術也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業界正逐步推廣UPS 內部多模塊冗余并聯運行、甚至多臺UPS 組成的系統冗余運行技術，在并聯運行中，當單一模塊或單機發生故障時，其功能則自動轉由冗余單元承擔，大大提高了UPS 供電系統的可靠性。

2、大功率化、模塊化

　　由于IT 行業迅猛發展，數據中心的數據量也在以爆炸式的速度持續增長，隨之而來功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發展，另一方面為應對不間斷電源容量分期擴充的需求，產品模塊化已是不可阻擋的趨勢。更個性化的用戶需求、更龐大的數據中心規模及更高的維護成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設備，針對不同行業領域的全套電源供應與管理解決方案才將倍受市場青睞。
　　行業內針對模塊化UPS 解決方案基本形成了兩個方向：一是單機冗余化，即通過多模塊冗余并聯構成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標得到了質的飛躍；二是全模塊化結構，即一個模塊是一臺完整的UPS，通過冗余并聯直接構成中等功率UPS，在兼顧可用性指標的同時還具有良好的性價比。

3、高頻化

　　相比傳統的工頻UPS，高頻UPS 采用功率因數校正和高頻軟開關技術，省去了工頻電能轉換環節，因此運行效率更高、對電網的諧波污染及無功消耗極小，完全能夠滿足國內外相關電力行業的標準要求。此外，高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低制造成本、遏制運行噪音、節能環保等方面效果顯著，因此越來越受到用戶認可。

4、數字化、智能化、網絡化

　　數字化技術的優勢在當今信息社會中愈加明顯。在UPS 產品的研發和制造過程中采用全數字化技術可有效縮小產品體積、降低生產成本、提高產品的可靠性及針對用戶需求的匹配性；而數字化控制技術則會在UPS 系統運行過程中準確及時地進行信號采樣、處理、控制（包括電壓電流環等）、通信等工作，并將各環節的控制參數優化統一后發送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統的運行更具效率，實現更簡單、更穩定的通信與均流，并獲取優良的電磁兼容指標。智能化主要貫穿于UPS 系統的控制、檢測與通信過程中，完全由計算機管理。計算機及其外設能自主應付一些可預見的問題，進行自動處理和調整，發出預警、告警信息等。通信設施所處環境日趨復雜，增大了維護難度，對電源設備的網絡化監控管理提出了新的要求。網絡化技術可通過對UPS 配置與計算機互連的軟硬件接口，實現計算機網絡系統及數據資料的雙重保護、網絡遠程事件記錄和監測控制、故障告警、參數自動測試分析等功能，使維護人員更為輕松、安全、高效地通過互聯網進行數據查詢、控制等維護工作。

5、綠色、節能、環保

　　在世界能源格局變化加劇，國際油價劇烈震蕩，全球能源供應緊張的形勢下，節能環保已成為UPS 廠商進行產品技術創新的指導原則。對UPS 而言，輸入功率因數的高低表明其吸收電網有功功率的能力及對電網影響的程度。降低電源的輸入諧波，不但能改善UPS 對電網的負載特性，減少給電網帶來的嚴重污染，也能降低對其他網絡設備的諧波干擾。已有許多UPS 廠商推出的產品功率因數接近1，可最大限度地減少無功功率的消耗。

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