UPS結構工作原理分類及維修實例

【摘要】本文介紹了UPS的基本組成，工作原理、分類、及維修實例做了簡要闡述。

【關鍵詞】UPS；工作原理； 維修實例

Abstract：This paper introduces the basic structure of UPS，briefly introduces the working principle，classification，and repair examples.

Keywords：UPS；Working principle；Repair example

隨著科學技術的發(fā)展，UPS在各行各業(yè)中使用也越來越廣泛，主要應用于政府、金融、電信、電力、醫(yī)療、交通、制造等行業(yè)。其中在醫(yī)院中使用有放射科CT、拍片機，檢驗科大型生化儀，B超室B超機，手術室麻醉機，重癥監(jiān)護室呼吸機等作為一種常見的輔助設備，可以有效的防止因市電中斷造成不必要的損失。

一、UPS的基本組成

UPS（Uninterruptible Power System），意為不間斷電源系統(tǒng)，是一種能為負載提供連續(xù)電能的供電系統(tǒng)。UPS電源系統(tǒng)主要分兩大部分，主機和蓄電池。

主機由：整流、逆變器和旁路裝置。其整流器是市電輸入后經(jīng)隔離變壓器降壓，然后經(jīng)整流模塊可控整流，使其輸出幅度基本不變的整流電壓。逆變器為主機的核心，將直流電源轉換成穩(wěn)定的交流電源，逆變器的振蕩頻率越穩(wěn)定系統(tǒng)的頻率也越穩(wěn)定，從而能夠提供恒壓恒頻的不間斷電源。為方便UPS電源系統(tǒng)的日常操作與維護，設計了旁路裝置允許自動或手動將電源切換到旁路開關。

儲能蓄電池：當UPS輸入的市電中斷時，由儲存在電池中的電能來對負載供電。根據(jù)UPS的功率不同，蓄電池可以放置在UPS機柜內，或獨立的電池柜內，且配置的電池的數(shù)量也不盡相同。

二、UPS的工作原理

當市電輸入正常時，UPS將電網(wǎng)交流電經(jīng)輸入隔離變壓器降壓、整流器整流把交流（AC）轉化為直流（DC）經(jīng)濾波后供給逆變器，同時它還向蓄電池充電，當市電中斷或者發(fā)生故障時，UPS立即將機內電池的電能，通過逆變器將直流（DC）轉化交流（AC）向負載繼續(xù)供應交流電，使負載維持正常工作并保護負載不受損壞。工作過程：交流電（AC）→直流電（DC）→交流電（AC）。

還有重要作用的控制電路，它是UPS比不可以少的電路起著至關重要的作用，將連接UPS各個部分連接起來控制整個UPS正常工作，同時還具有系統(tǒng)檢測、反饋保護、數(shù)據(jù)同步以及各種開關和控制顯示面板等信號監(jiān)測作用，還完成脈寬調制的控制，由于采用靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋，極大地改善了UPS的動態(tài)特性和穩(wěn)定性。

三、UPS的分類

UPS電源包括了三種類型：在線式、后備式和在線互動式。

1.在線式。

其工作原理是將輸入的市電轉化為直流電給蓄電池充電，同時逆變電路將此直流電逆變?yōu)榻涣麟姙樨撦d供電，經(jīng)過了交流到直流再到交流的轉換過程。當市電中斷時，UPS能馬上將其存儲的電池電能通過逆變器轉化為交流電對負載進行供電。由于逆變器一直在工作狀態(tài)，所以無論是在市電供電正常或是市電中斷，還是蓄電池供電期間，不存在切換時間問題，從而達到了具有較強保護功能輸出電壓零中斷的切換目的，有效地保證輸出不間斷的電源，全面解決市電中存在的電源故障，提供高層次的電源保護。因此，適用于對電源有嚴格要求的場合。

2.后備式。

在市電供電時由旁路開關直接輸出，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，并將蓄電池提供的直流電轉變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，后備式UPS也被稱為離線式UPS。因后備式有切換時間，所以主要適用于市電波動不大，對供電質量要求不高的場合。

3.在線互動式。

又稱線上交錯式，是指在輸入市電正常時，UPS的逆變器處于反向工作狀態(tài)給蓄電池充電，在市電異常時逆變器轉為逆變工作狀態(tài)，將蓄電池電能轉換為交流電輸出。最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能，可以方便地與計算機連接，進行UPS的智能化管理，方便用戶可直接從計算機上直接讀取UPS數(shù)據(jù)。本身具備升壓和減壓補償電路，在市電的供電狀況不理想時，即時校正，減少不必要的切換，延長電池壽命。

四、UPS的維修實例

一般情況下，UPS的故障應該根據(jù)前面板的LCD顯示屏及LED指示燈的情況分析與排查，首先根據(jù)故障現(xiàn)象在未打開機箱蓋的情況下，查找原因能否確定故障，然后再打開機箱蓋進行故障的維修。UPS主機常見的故障主要有不逆變、不穩(wěn)壓、不充電、不能用市電、死機、風扇不轉等幾種。在檢修UPS時，應首先檢查蓄電池，其次是主機電路，當確定是主機電路故障后，應先查市電穩(wěn)壓供電電路，然后查逆變電路。

實例一：

醫(yī)院服務器機房有山特20KVA的UPS在不到五分鐘內連續(xù)兩次市電中斷，兩次蓄電池低電量指示燈紅燈亮起警告，蜂鳴器鳴叫報警，之后UPS立即關機，導致機房服務器斷電未起到保護作用。打開蓄電池柜直接看到有幾節(jié)蓄電池變形突起膨脹，未變形蓄電池經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)性能也嚴重變差，不能維持對服務器的供電，造成服務器供電中斷。此時只要更換膨脹和不良蓄電池，就可恢復正常。檢查蓄電池，一是測電壓，二是測容量，用蓄電池內阻測試儀檢查蓄電池的容量，蓄電池的容量隨著時間會逐漸降低。

實例二：

手術室和重癥監(jiān)護室共用一臺山特60KVA的UPS損壞致停電，造成呼吸機燒毀。進入UPS房間聞到燒焦的味道，房間里很悶熱，初步判斷是因房間散熱不好溫度到過高，導致UPS主機燒毀，主機燒毀后未能自動切換到旁路開關供電，手動切換到維修旁路開關繼續(xù)供應電源，使手術室和重癥監(jiān)護室恢復供電。此時UPS內部將不存有電力，維護人員可以安全地進行維修。然后打開主機外殼看到主機中的有燒毀的電路板，經(jīng)過檢測逆變電路和充電電路燒毀。將燒毀部分電路更換后，打開主機LCD顯示屏數(shù)據(jù)顯示正常，測量充電電路輸出電壓為324V屬于正常電壓（正常時對單塊12V的蓄電池來說充電電壓為13.5V，對于串聯(lián)的24塊蓄電池來說是324V測量）。檢測逆變電路，用蓄電池給逆變電路供電有220V交流電壓輸出，說明蓄電池直流電壓能正常轉變?yōu)?20V交流電壓，逆變電路修理完成。先接上100W燈泡能持續(xù)正常發(fā)光，再接上手術室和重癥監(jiān)護室設備也能正常工作，最后從維修旁路切換到工作通路一切正常修理完成。由于UPS具有逆變成市電的功能，維修時一定要注意安全。

不間斷電源作為醫(yī)院輔助設備之一，其機器能否正常使用極為重要。因此，維修人員應熟練掌握常見故障處理和檢修方法，制定為維護計劃，做到及時發(fā)現(xiàn)問題，有效解決問題，保證的良好運行，有著非常重要的意義。

參考文獻

[1]李曉光等.UPS電源原理及應用[J].電源世界，2006（01）.

[2]王其英，何春華.UPS工作原理與實用技術[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3]馬吉安等.U?P?S?分?類?及?故?障?分?析[J].中國設備工程， 2007.