圖文簡析UPS工作原理，一秒看懂選購哪種UPS好
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作為機(jī)房設(shè)備的一項(xiàng)重要保護(hù)措施，UPS起著無可替代的作用。市面上的UPS種類繁多，歸根到底還是分兩大類：后備式和在線式。后備式UPS價(jià)格比較低廉，而在線式UPS價(jià)格高了許多，而且很多大功率的UPS都是在線式，那么兩者有什么不同，該選擇哪種UPS呢？先讓我們來簡單的分析下兩者的工作原理。
在分析UPS原理之前，我們先要知道兩種部件：
整流器：作用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
逆變器：和整流器相反，逆變器的作用是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，但是結(jié)構(gòu)要復(fù)雜了很多。
后備式UPS正常工作的時(shí)候，切換開關(guān)是接通著輸入和輸出的電力，也是設(shè)備直接使用的是市電，同時(shí)整流器和電壓轉(zhuǎn)換器為蓄電池充電，逆變器處于非工作狀態(tài)。當(dāng)市電電壓異?；蛘邤嚯姇r(shí)候，切換開關(guān)會(huì)自動(dòng)切換連通蓄電池和逆變器，此時(shí)蓄電池和逆變器開始工作，向輸出端輸出電力，同時(shí)發(fā)出報(bào)警提示。
切換開關(guān)切換的時(shí)間一般是幾毫秒到十毫秒，對于計(jì)算機(jī)類設(shè)備的影響不大，但是切換剛開始的時(shí)候輸出的交流電的波形是方波而不是正弦波，所以對于一些供電質(zhì)量要求比較高的設(shè)備可能會(huì)有些影響。市面上還有一種叫做在線互動(dòng)式UPS電源，其實(shí)本質(zhì)是后備式UPS的一個(gè)加強(qiáng)版，正常工作的時(shí)候它的逆變器處于待機(jī)狀態(tài)，在線互動(dòng)式UPS采用智能控制，對雜波過濾的比較好，輸出電壓波形基本為正弦波，但是在市電斷電后切換到蓄電池供電時(shí)仍有切換時(shí)間。
我們再來看下在線式UPS的工作原理。
在線式也叫做雙變換UPS，從圖中我們可以看到，市電經(jīng)過整流器整流后變成直流電，一部分給蓄電池充電，另一部分則是直接送到了逆變器進(jìn)行逆變，把直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出，當(dāng)市電出現(xiàn)問題時(shí)，蓄電池會(huì)向逆變器提供電力，保證電力的持續(xù)輸出，同時(shí)發(fā)出報(bào)警提示。因?yàn)槠溥M(jìn)行了“交流——直流——交流”兩次變換，所以叫做雙變換UPS。
看起來這樣的設(shè)計(jì)似乎有些多此一舉，其實(shí)不然，因?yàn)榻?jīng)過電壓這樣的兩次轉(zhuǎn)換，不僅電源的轉(zhuǎn)換率高，而且輸出的電壓品質(zhì)非常高，沒有雜波，可以滿足對電源要求比較苛刻的設(shè)備，實(shí)際上雙變換這種技術(shù)已經(jīng)不算新鮮，我們周圍的很多電器（包括計(jì)算機(jī)）的電源的核心部分是雙變換電路，也是所謂的開關(guān)電源。因?yàn)槟孀兤魇且恢惫ぷ鞯模赃@類電源沒有所謂的“切換時(shí)間”，也是輸出端始終是有平穩(wěn)的電壓輸出，也不會(huì)有方波電壓出現(xiàn)，保證了輸出電壓的平穩(wěn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到逆變器部分的突發(fā)問題，在線式UPS經(jīng)常會(huì)增加一路旁路市電作為緊急備用，一旦逆變器發(fā)生故障，切換開關(guān)會(huì)切換到備用的市電線路，當(dāng)然這種情況發(fā)生的概率非常小。
綜上，我們來做一個(gè)簡單梳理：
后備式(OFF-LINE或STAND-BY)
1）原理：
① 市電正常時(shí)則市電經(jīng)穩(wěn)壓后直接輸出負(fù)載，同時(shí)經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給電池充電，此時(shí)逆變器不工作。
② 當(dāng)市電故障時(shí)，由電池提供電力，經(jīng)逆變器輸出負(fù)載。此切換時(shí)間約4-10ms之間。
2）特點(diǎn)：
功率范圍： 300～2000VA
工作特點(diǎn)：對市電進(jìn)行簡單的升降壓及濾波處理后直接供給負(fù)載，當(dāng)輸入電源不符合要求時(shí)才由電池供電。在絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)負(fù)載使用的是市電。
優(yōu) 點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、體積小、噪聲低、效率高。
缺 點(diǎn)：市電/電池供電轉(zhuǎn)換時(shí)間4～10ms，輸出精度低、輸出波形差、輸出波形為方波。
主要應(yīng)用對象：單臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的斷電保護(hù)。
在線交互式(HYBIRD)
在線交互式又稱混合式或三端口式。
1）原理：
①市電正常時(shí)，市電經(jīng)穩(wěn)壓后，由轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出負(fù)載，同時(shí)經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電給電池充電，此時(shí)逆變器已經(jīng)激活，但未輸出。
②當(dāng)市電故障，由電池提供電力，經(jīng)逆變器輸出負(fù)載。
功率范圍： 1~800KVA
工作特點(diǎn)：市電經(jīng)過整流轉(zhuǎn)換為直流，由逆變器調(diào)制出穩(wěn)定的正弦波。
優(yōu) 點(diǎn)：負(fù)載端與市電輸入端處于優(yōu)良的”電隔離“狀態(tài)之中、輸出波形好、輸出電壓質(zhì)量高、無論負(fù)載突變或負(fù)載穩(wěn)定時(shí)均呈現(xiàn)優(yōu)異的帶載特性。
缺 點(diǎn)：效率低、成本高
主要應(yīng)用對象：計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、精密儀器儀表、工業(yè)系統(tǒng)的斷電保護(hù)。
在線式(ON-LINE)：
1）原理：
①當(dāng)市電正常時(shí)，市電經(jīng)整流器將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娊o電池充電，同時(shí)輸出到逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為正弦交流電，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出到負(fù)載。
②當(dāng)市電輸入不正常時(shí)，由電池經(jīng)逆變器輸出到負(fù)載。
③ 當(dāng)逆變器發(fā)生故障或輸出功率不足（由于過載、過熱等原因）時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)將自動(dòng)切換靜態(tài)旁路由市電繼續(xù)供電。若旁通是由于過載引起的，UPS將在負(fù)載低于時(shí)，跳回逆變器正常輸出。若旁通是由于過熱引起的，UPS將在溫度低于報(bào)警點(diǎn)時(shí)跳回正常輸出。
2）特點(diǎn)：
無論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這從根本上消除了來自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對負(fù)載的影響。
由于平時(shí)逆變器與市電以同步方式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，所以逆變器與市電之間經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)自動(dòng)相互切換的時(shí)間在本身不出問題的情況下可以做到“0切換時(shí)間”，并且電壓輸出平穩(wěn)無雜波，故其可靠度高，適合電源品質(zhì)要求較高的場所，比如保護(hù)關(guān)鍵系統(tǒng)、重要數(shù)據(jù)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)、大型網(wǎng)絡(luò)、行業(yè)系統(tǒng)(金融、郵電、醫(yī)院、電力、航天航空、軍事等)。而且現(xiàn)在的在線式 UPS還支持自檢、信息顯示和軟件遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，現(xiàn)在的大功率UPS都是在線式的，而且還根據(jù)應(yīng)用場合定制出例如柜式、機(jī)架式等樣式。