UPS原理與常見故障分析

時鵬

摘 要：文章從UPS概念入手，詳細分析了其原理以及常見故障的處理方法。通過文章的分析，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作提供指導依據(jù)。

關(guān)鍵詞：UPS；原理；故障分析

1 UPS原理

1.1 UPS概念

UPS即不間斷電源，是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統(tǒng)或者其他電力設備在停電之后繼續(xù)工作一段時間，防止突然斷電而影響正常工作。UPS的另一個重要作用是消除市電上的電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”，改善電源質(zhì)量，為計算機系統(tǒng)或電力設備提供高質(zhì)量的穩(wěn)定電源。

1.2 UPS的基本原理

從基本應用原理上講，UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的電源保護設備。它主要由整流器、逆變器和靜態(tài)開關(guān)、蓄電池等幾部分組成。UPS的發(fā)展經(jīng)歷了初期的旋轉(zhuǎn)型、60年代可控硅靜止型、80年代巨型功率晶體管（UR）靜止型，到了90年代絕緣柵雙極晶體管（IGBT）制成的UPS，其技術(shù)性能在不斷提高，在當今各類電源系統(tǒng)中的地位和重要性也在逐步提高，應用已經(jīng)具有普遍性。圖1為系統(tǒng)框圖及其模塊組成圖。

UPS在市電供電時，系統(tǒng)輸出無干擾工頻交流電。當市電掉電時，UPS系統(tǒng)由蓄電池通過逆變供電，輸出工頻交流電。UPS除了由整流模塊、逆變器、蓄電池、靜態(tài)開關(guān)等部件外，還有間接向負載提供市電（備用電源）的旁路裝置。

1.3 UPS分類

以現(xiàn)有的技術(shù)水平，常見的UPS電源有如下幾類。

后備式UPS，特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部分時間，負載得到的是稍加穩(wěn)壓處理過的“低質(zhì)量”正弦波電源。

在線互動式UPS，特點是市電供電正常時，負載得到的是一路穩(wěn)壓精度很差的市電電源；市電不正常時，逆變器/充電器模塊將從原來的充電工作方式轉(zhuǎn)入逆變工作方式。這時由蓄電池提供直流能量，經(jīng)逆變、正弦波脈寬調(diào)制向負載送出穩(wěn)定的正弦波交變電源。

三端式UPS，特點是雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，并接電容可與每一個磁路組成LC諧振回路，當達到諧振點時，構(gòu)成飽和電感，使次級工作于飽和區(qū)，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電壓恒定不變，實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。

雙變換在線式UPS，特點是克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響，市電中斷時，負載不會發(fā)生電源瞬時中斷。

Delta變換型UPS，特點是成功地將串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制技術(shù)與脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，共有四條供電通道向用戶的負載供電。

2 UPS常見故障分析

2.1 UPS常見故障和處理方法

UPS一般性能比較穩(wěn)定，故障率較低。但是在長期使用時，我們?nèi)詴龅揭恍┕收?，下面就一些常見的問題，我們分析其故障原因，總結(jié)出一些常用的處理方法。

市電開關(guān)置于“ON”，面板無顯示，系統(tǒng)不自檢。原因可能為：輸入電壓未接入或缺U相；輸入電壓過低；輸入零線故障。處理方法：用電壓表檢查UPS輸入電壓是否符合規(guī)格要求。

UPS未報故障，但輸出無電壓。原因可能為旁路開關(guān)未閉合。處理方法：閉合旁路開關(guān)。

開機鍵按下后，UPS不能啟動。原因可能為：按開機鍵時間太短；負載過載；告警繼電器接口短路，線接觸不良。處理方法：持續(xù)按開機鍵1秒鐘以上；去掉所有負載，重新開機。

市電指示燈閃爍。原因可能為：市電電壓超過UPS輸入范圍或缺相。處理方法：UPS正工作于電池模式，請注意電池后備時間。

蜂鳴器發(fā)出每0.5秒一聲的告警，LCD顯示“輸出過載”?？赡茉驗樨撦d過載。處理方法：卸除部分負載。

故障指示燈亮，LCD顯示“電池故障”?？赡茉颍和饨与姵亻_關(guān)未合或?qū)Ь€連接不良；電池接反；電池損壞。處理方法：檢查外接電池的開關(guān)是否合上，導線連接是否妥當；檢查電池的連接極性；與經(jīng)銷商聯(lián)系更換電池。

LCD“充電器故障”。可能原因：充電器故障。處理方法：與經(jīng)銷商聯(lián)系更換/維修充電器。

電池放電時間低于標準時間?？赡茉颍弘姵貨]有充飽；電池容量已耗損。處理方法：市電正常時給電池充電24小時以上，重新測試放電時間；需更換電池請聯(lián)系經(jīng)銷商。

蜂鳴器長鳴，故障指示燈亮，LCD顯示“機內(nèi)過熱”。可能原因：機內(nèi)過熱。處理方法：檢查有無風從機內(nèi)吹出；移開阻礙風道的雜物，或增大與墻壁之間的距離；等待10分鐘讓UPS冷卻，然后重新啟動。[1]

2.2 UPS的報警狀態(tài)

UPS出現(xiàn)以下故障時，會報警發(fā)出警告。

主輸入電壓超限或消失。正常狀態(tài)下，主輸入電壓應為176V～264V之間。輸入電壓超越此范圍UPS將報警，并且整流器將不再工作，電池投入運行，UPS仍處于逆變狀態(tài)。電池耗到閾值電壓時UPS停止逆變，將轉(zhuǎn)到旁路輸出狀態(tài)。

旁路電壓超限或消失。正常狀態(tài)下，旁路電壓應在184V～253V之間，超出此范圍UPS將報警，并不再跟蹤旁路，同時，逆變出現(xiàn)問題時也不再往旁路轉(zhuǎn)換。

散熱器或變壓器過溫。超溫時，逆變器停止工作，UPS轉(zhuǎn)旁路輸出。

電池電壓低（每200小時自檢一次）。電池自檢不通過時，BETTERY紅燈亮，并報警。但只要電池不低于閾值電壓，當交流電消失時，電池仍然工作，UPS仍然處于逆變狀態(tài)。

直流電壓故障。如整流器有故障，整流后的電壓超出閾值。

輸出過載。輸出達到額定電流+1A-1.2額定電流時，UPS堅持10分鐘后停止逆變，轉(zhuǎn)旁路運行。當超載解除時，UPS自動轉(zhuǎn)回逆變輸出。當輸出達到1.2額定負載+1A-1.5額定負載時，UPS堅持1分鐘后停止逆變，轉(zhuǎn)旁路運行。當超載解除時，UPS自動轉(zhuǎn)回逆變輸出。

電池在向負載供電。

2.3 UPS在使用中應注意的幾點

不要在逆變輸出時閉合維修旁路開關(guān)。

不要在整流器未將直流電壓升到額定值時閉合直流開關(guān)（電池開關(guān)）。

有些機型有旁路總輸入開關(guān)，在正常工作狀態(tài)與維修旁路之間切換時，應將該開關(guān)始終保持閉合狀態(tài)，否則系統(tǒng)會失電。

UPS在旁路輸出狀態(tài)時，不能對旁路的各個部分進行操作，否則系統(tǒng)會失電。即對旁路各個部分的操作一定要在UPS在逆變輸出狀態(tài)下。

3 結(jié)束語

隨著UPS應用的日益普遍，作為維護技術(shù)人員很有必要了解UPS的原理和常見的故障處理方法，這樣既能更好的維護設備，降低故障率，又提高了應對突發(fā)故障的能力，更好的保障UPS供電設備穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]李宏武.UPS故障分析[J].自動化應用，2012（7）.