不间断电源 (UPS) – 定义、方框图、类型和应用

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在本文中，我们将讨论不间断电源 (UPS)，其方框图、类型和应用。因此，让我们从不间断电源 (UPS) 的基本定义开始。

什么是 UPS？

UPS 代表不间断电源。不间断电源 (UPS) 是一种电气设备，用于在主电源发生故障时为不同的电气负载提供应急电源。UPS 或不间断电源使用电池和超级电容器来存储电能，并在主输入电源发生故障时提供这种存储的电能。但是，典型的 UPS 电池只能提供短时间的电能。因此，UPS 主要用作小型负载的短期备用电源。

除了为负载提供应急电源外，UPS 还保护敏感设备，例如计算机、数据中心、电视机、工业过程控制和监控系统以及许多其他电子设备。

UPS 通常与计算机一起使用，在电源主线故障后，可以使计算机继续运行一小段时间，大约 15 到 30 分钟。因此，它可以防止计算机突然关闭以及系统中数据的丢失和其他系统故障。如今，市场上有多种类型的 UPS 系统可供选择。还有一些智能 UPS 系统配备了软件组件，使我们能够在远离计算机系统时自动化备用电源的切换功能。

UPS 的主要部件

以下是 UPS 系统的主要组件：

• 电池 - 电池在 UPS 系统中充当储能单元。它在主电源故障期间提供足够的存储电能。

• 整流器或充电器电路 - 它将 240 VAC 的电源电压转换为 12 V（或任何其他电池电压）DC。它将此整流后的直流电源提供给电池进行存储。

• 逆变器 - 它将电池的直流输出功率转换为交流功率，以便在电源主线故障期间为负载供电。

• 静态开关 - 它是一种半导体器件，例如晶闸管，它在不中断负载电源的情况下将负载从公用电源转移到逆变器（以及从逆变器到公用电源）。

UPS 的主要功能

当公用电源出现任何故障时，UPS 会在短时间内向负载提供应急电源。这是 UPS 的主要功能。现代 UPS 还可以提供针对短路、电压波动、低电压、电源频率不稳定等电气故障的保护。

UPS 的类型

不间断电源 (UPS) 系统主要分为以下三种类型：

• 离线 UPS
• 在线 UPS
• 线互动 UPS

现在，让我们分别讨论这三种 UPS 系统及其方框图。

离线 UPS

离线 UPS 也称为备用 UPS。这种类型的 UPS 系统仅提供最基本的功能。在离线 UPS 的情况下，系统仅在电源主线出现故障时才开始运行。离线 UPS 的方框图如图 1 所示。

在离线 UPS 系统中，来自电源主线的交流电首先使用整流器电路转换为直流电，然后存储在连接到整流器输出端口的电池中。当电源主线出现任何电源故障时，电池的直流电使用电源逆变器转换为交流电，然后传输到连接到 ups 系统的负载。除了应急电源外，离线 ups 系统还提供浪涌保护。这些是市场上最便宜的 UPS 系统。

在线 UPS

在线 UPS 系统使用双转换方法。这意味着，在这种 UPS 系统中，输入交流电首先由整流器转换为直流电以给 UPS 电池充电，然后此直流电由电源逆变器转换回交流电以供给负载设备。因此，在线 UPS 系统通常用于需要输入和输出之间电气隔离的系统。典型在线 UPS 系统的方框图如图 2 所示。

在此系统中，整流器电路接收来自电源主线的交流电，并直接驱动逆变器电路。因此，它涉及两个同时的转换过程，因此被称为双转换 UPS 系统。

在电源主线故障的情况下，整流器电路变得不活动，电池中存储的直流电由逆变器转换为交流电并提供给负载。一旦电源恢复，整流器电路又开始为电池充电。系统中还提供了限流机制，以防止电池过热。虽然，由于在线 ups 系统的设计和使用的组件，其价格略贵。

线互动 UPS

线互动 UPS 系统以备用配置与交流电源并联连接，以便这些系统可以与交流输入系统交互。这些类型的 UPS 系统主要用于小型企业和办公室。线互动 UPS 系统的方框图如图 3 所示。

在正常工作条件下，负载通过交流电源和双向转换器的并联连接供电。转换器为电池充电，并在电源主线断开的情况下也为负载提供交流电。在这种类型的 UPS 系统中，还提供了一个旁路，当 UPS 无法工作时，它将负载转移到旁路交流输入。线互动 UPS 系统非常适合中高功率额定负载。

UPS 的应用

如今，UPS 系统在几乎所有电气和电子系统中都很常见。以下是不同类型 UPS 系统的一些重要应用：

• UPS 系统用于计算机数据中心。

• UPS 系统用于工业控制和监控系统。

• UPS 系统也用于电信系统。

• 它们还用于医院、银行、保险公司和其他商业应用，用于备用电源等。

结论

从以上讨论可以得出结论，UPS 是一种电气设备，用于在电源主线故障时提供应急电源。现代 UPS 系统还能够提供多种类型的保护，例如短路、低电压、电压波动、频率变化等。

根据设计和操作，UPS 系统分为三种主要类型，即离线 UPS、在线 UPS 和线互动 UPS。UPS 系统广泛用于计算机系统、房屋、企业和工业作为备用电源系统。