UPS的工作原理和發(fā)展趨勢分析

趙延松

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714179

摘要：隨著用電需要的增大，社會對用電安全的要求越高。本文針對UPS的工作原理與發(fā)展趨勢進行研究，論述了UPS的工作原理與分類，以及UPS的發(fā)展趨勢分析。

關(guān)鍵詞：工作原理；發(fā)展趨勢；UPS；分析

UPS不間斷電源，能夠保證在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，啟用蓄電池維持系統(tǒng)的正常電力輸送。其能夠?qū)ο到y(tǒng)的控制軟件，以及輸配電設(shè)備進行良好的保護，具有穩(wěn)壓作用。UPS電源具有良好的市場發(fā)展前景，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，其將會不斷的更新完善。

一、UPS的工作原理與分類

（一）UPS的分類

我國市場上的UPS類型，主要包括在線互動式類型、雙變換在線式UPS電源、以及后備式類型。后備式UPS電路，其結(jié)構(gòu)較為簡單，功能不全面，無法有效的解決電壓不穩(wěn)定、波形變化不規(guī)律、以及電網(wǎng)侵入干擾等問題。因此后備式UPS電路的使用范圍較小，隨著先進技術(shù)的出現(xiàn)，其市場占有量逐漸減少。在線互動式UPS電源，其主要是利用變壓器進行操作，具有較好的穩(wěn)壓作用。當電流進入變壓器之后，其能夠在穩(wěn)壓電路之下，拉入適合的變壓器抽頭，并且能夠在雙向變換器的作用下，通過蓄電池的功能，實現(xiàn)對輸出電壓的控制，從而達到穩(wěn)壓的效果。若市電掉電，蓄電池會自動啟動，通過雙向變壓器，繼續(xù)供電，從而保證電能的持續(xù)供應(yīng)。但是隨著新技術(shù)的發(fā)展，以上兩種UPS機型的市場在不斷縮小。雙變換在線式UPS電源，其整流器一般為可控硅整流器，也有各別采用IGBTPWMDSP高頻變換整流器。在市電正常的情況下，其能夠通過AC>DC的轉(zhuǎn)換功能，向DC>AC供電，并且同時能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池的充電。若發(fā)生逆變，其能夠完成DC>AC的轉(zhuǎn)換，從而提供供電質(zhì)量。雙變換在線式UPS電源，無論是在市電的情況下，還是在蓄電池供電的情況下，二者之間的轉(zhuǎn)換時間為零。由于科技的發(fā)展，產(chǎn)生一種新的技術(shù)，其將電壓補償原理應(yīng)用于雙變換在線式UPS電源，從而形成新的結(jié)構(gòu)模式，叫做雙逆變電壓補償在線式UPS電源。

（二）UPS的工作原理

UPS電源主要由儲能、整流、變換、以及控制開關(guān)構(gòu)成。其工作原理，在市電正常的情況下，UPS電源能夠?qū)㈦妷哼M行處理，穩(wěn)壓之后在提供給負載進行使用，并且能夠同時對蓄電池進行電源補充，保證蓄電池的電能。若是市電發(fā)生故障導致中斷，此時UPS能夠?qū)⑿铍姵氐碾妷恨D(zhuǎn)變?yōu)?20V的安全電壓，持續(xù)供電操作，保證負載的正常運行，保護負載軟件設(shè)備的安全，使其不受電源故障的危害。UPS電源ACDC的變換，能夠?qū)㈦娋W(wǎng)中的交流電經(jīng)自耦變壓器進行降壓處理，使其在安全的范圍內(nèi)，并對其進行全波整流，將濾波變換為直流電壓，再去提供給逆變電路。ACDC的啟動，采用的是軟啟動電路。能夠?qū)﹄娐愤M行有效的保護，防止開機時電壓對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響。DCAC逆變電路，利用的是大功率IGBT模式全橋逆變電路，其特點是擁有較大的功率余量，能夠在動態(tài)范圍輸出時，使得輸出的抗阻較小，反應(yīng)靈敏。利用快速短路保護技術(shù)，以及高頻調(diào)制限流技術(shù)，能夠使得逆變器在負載沖擊、以及供電電壓不斷變換的情況下，仍可以安全的運行。整機功能控制的核心是控制驅(qū)動，起可以對供電系統(tǒng)進行保護、檢測、監(jiān)督、以及現(xiàn)實驅(qū)動信號，并且能夠?qū)崿F(xiàn)SPWM正弦脈寬調(diào)控控制。而動態(tài)雙重電壓反饋與靜態(tài)的反饋，能夠有效的改善逆變器的動態(tài)穩(wěn)定，以及靜態(tài)穩(wěn)定。UPS的工作原理，如圖所示。

二、UPS的發(fā)展趨勢分析

（一）UPS的數(shù)字化發(fā)展

UPS的數(shù)字化發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下幾方面。（1）在控制技術(shù)中融入，數(shù)字信號處理器DSP控制理念，從而使得輸入電流正弦化，并且保持與市電電壓同步。實現(xiàn)UPS高功率因數(shù)輸入，抵消市電的諧波污染，從而能夠有效的組織電能的損耗，加強電能的利用率，節(jié)約能源減小電能使用成本，有利于環(huán)境保護。（2）運用正弦波直接反饋技術(shù)，在逆變器控制電路中快速的進行調(diào)節(jié)，其效果遠遠超過傳統(tǒng)的模擬反饋技術(shù)。其可以同小的輸出率波器聯(lián)合使用，對大于20KHZ的SPWM進行有效的控制，使UPS能夠及時的進行做出反映。采用逆流保護技術(shù)，在逆變器電路保護過程中，能夠?qū)﹄妷哼M行有效的調(diào)節(jié)，使得逆變器具有較大的過載能力，能夠接受100%的負載不平衡，具有強大的電路保護作用。

（二）UPS的智能化發(fā)展

UPS的智能化發(fā)展，主要是依靠系統(tǒng)的自動控制軟件，對供電情況進行控制、監(jiān)督，若出現(xiàn)故障及時進行處理，對蓄電池進行安全管理等。其是將UPS通過RS232C接口與PC機串口相連，通過PC機內(nèi)部的控制軟件，對UPS系統(tǒng)進行管理。其操作的過程是，UPS系統(tǒng)接收到PC端發(fā)送的查詢命令，UPS在一定的時間內(nèi)返回收集參數(shù)的信息，PC端通過對信息的分析，從而去判斷故障的位置以及原因，并且在需要的情況下，通知工作人員進行處理，從而去保障系統(tǒng)的安全。

（三）UPS的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

UPS的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，主要是在計算機網(wǎng)絡(luò)的模式下，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對UPS的管理，建立起網(wǎng)絡(luò)與UPS之間的聯(lián)系。若是UPS電源出現(xiàn)故障，UPS內(nèi)部處理器會將故障信息傳達到，其所對應(yīng)的控制計算機，計算機會做出故障反映，提醒工作人員進行處理。還可以在UPS系統(tǒng)上面安裝通訊適配器，并且記錄IP地址，工作人員可以根據(jù)IP地質(zhì)對UPS電源情況進行實時監(jiān)控，從而去控制UPS的參數(shù)。可以通過計算機，來控制UPS系統(tǒng)的開關(guān)，并且將完成的程序，以及收集的信息進行自動存儲，提高數(shù)據(jù)的安全性。UPS的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，是未來必不可少的趨勢。

三、結(jié)論

綜上所述，隨著科技的發(fā)展，UPS電源系統(tǒng)也會不斷的進行更新，其主要的發(fā)展趨勢是數(shù)字領(lǐng)域、智能領(lǐng)域、以及網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化是UPS未來的發(fā)展方向，其具有安全、穩(wěn)定、高效、可靠等功能，能夠促進電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]王力堅.UPS蓄電池實時在線監(jiān)測若干問題研究[J].電氣應(yīng)用，2010（14）.