UPS電源的工作原理詳解

UpS電源也稱不間斷電源，能夠供應持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應的重要外部設備。顧名思義UpS電源，它就是一臺這樣的機器，它在市電停止供應的時候，能保持一段供電時間，使人們有時間存盤，再從容地關閉機器。

UpS電源按工作原理分成后備式、在線式與在線互動式三大類。UpS電源現(xiàn)已廣泛應用于：工業(yè)、通訊、特種、醫(yī)院、廣播電視、計算機業(yè)務終端、網(wǎng)絡服務器、網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)存儲設備等領域。

UpS電源工作原理

(1)在線式

在線式UpS(On-LineUpS)的運作模式為市電和用電設備是隔離的，市電不會直接供電給用電設備，而是到了UpS就被轉換成直流電，再兵分兩路，一路為電池充電，另一路則轉回交流電，供電給用電設備，市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電時，電池從充電轉為供電，直到市電恢復正常才轉回充電，UpS在用電的整個過程是全程介入的。其優(yōu)點是輸出的波型和市電相同是正弦波，而且純凈無雜訊，不受市電不穩(wěn)定的影響，可供電給電感型負載，例如電風扇，只要在UpS輸出功率足夠的前題下，可以供電給任何使用市電的設備。

UpS電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，通過電路將外部交流電轉變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^高質(zhì)量的逆變器將直流電轉換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計算機。在線式UpS在供電狀況下的重要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾;在停電時則使用備用直流電源(蓄電池組)給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合。在線式UpS電源不同于后備式的一大優(yōu)點是供電持續(xù)長，一般為幾個小時，也有大到十幾個小時的，它的重要功能是可以讓您在停電的情況可像平常相同工作，顯然，由于其功能的特殊，價格也明顯要貴一大截。這種在線式UpS比較適用于計算機、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)，因為這些領域的電腦一般不允許出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

(2)后備式

后備式又稱為非在線式不間斷電源(Off-LineUpS)，它只是備援性質(zhì)的UpS，市電直接供電給用電設備也為電池充電(NormalMode)，一旦市電供電品質(zhì)不穩(wěn)或停電了，市電的回路會自動切斷，電池的直流電會被轉換成交流電接手供電的任務(BatteryMode)，直到市電恢復正常，UpS只有在市電停電了才會介入供電，不過從直流電轉換的交流電是方波，只限于供電給電容型負載，如電腦和監(jiān)視器。

平時處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池供應的直流電轉變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，因此后備式UpS也被稱為離線式UpS。后備式UpS電源的優(yōu)點是：運行效率高、噪音低、價格相對便宜，重要適用于市電波動不大，對供電質(zhì)量要求不高的場合，比較適合家庭使用。然而這種UpS存在一個切換時間問題，因此不適合用在關鍵性的供電不能中斷的場所。不過實際上這個切換時間很短，一般介于2至10毫秒，而計算機本身的交換式電源供應器在斷電時應可維持10毫秒左右，所以個人計算機系統(tǒng)一般不會因為這個切換時間而出現(xiàn)問題。后備式UpS一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，重要是讓您有時間備份數(shù)據(jù)，并盡快結束手頭工作，其價格也較低。對不是太關鍵的電腦應用，比如個人家庭用戶，就可配小功率的后備式UpS。

(3)線上交錯式

線上交錯式又稱為線上互動式或在線互動式(Line-InteractiveUpS)，基本運作方式和離線式相同，不同之處在于線上交錯式雖不像在線式全程介入供電，但隨時都在監(jiān)視市電的供電狀況，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BatteryMode切換，延長電池壽命。

這是一種智能化的UpS電源，所謂在線互動式UpS，是指在輸入市電正常時，UpS的逆變器處于反向工作(即整流工作狀態(tài))，給電池組充電;在市電異常時逆變器立刻轉為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉換為交流電輸出，因此在線互動式UpS也有轉換時間。同后備式UpS相比，在線互動式UpS電源的保護功能較強，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波，而其最大的優(yōu)點是具有較強的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)，進行UpS的遠程控制和智能化管理。可自動偵測外部輸入電壓是否處于正常范圍之內(nèi)，如有偏差可由穩(wěn)壓電路升壓或降壓，供應比較穩(wěn)定的正弦波輸出電壓。而且它與計算機之間可以通過數(shù)據(jù)接口(如RS-232串口)進行數(shù)據(jù)通訊，通過監(jiān)控軟件，用戶可直接從電腦屏幕上監(jiān)控電源及UpS狀況，簡化、方便管理工作，并可提高計算機系統(tǒng)的可靠性。這種UpS集中了后備式UpS效率高和在線式UpS供電質(zhì)量高的優(yōu)點，但其穩(wěn)頻特性能不是十分理想，不適合做常延時的UpS電源。

隨著計算機網(wǎng)絡結構的擴展，現(xiàn)在在網(wǎng)絡中應用的UpS不再只是單純的電源設備，而逐步成為整個網(wǎng)絡中電源的管理中心，UpS由最初單純不間斷供電已發(fā)展到今天的智能化、多功能。新型的UpS本身融合了多種新技術，UpS不僅是供應不間斷電源的工具，而且當作為負載的設備在無人值守時，當市電故障后，UpS可以按照事先的約定順序關機，甚至還可以自動發(fā)傳呼或E-mail給管理者。現(xiàn)代的UpS與服務器上的軟件協(xié)同工作，還能實現(xiàn)事件記錄、故障告警、UpS參數(shù)自動測試分析、調(diào)節(jié)等多項功能，供應了完全的電源管理解決方法。現(xiàn)在有些UpS甚至可以對環(huán)境溫度、濕度和煙霧等進行監(jiān)視。

UpS的智能化還表現(xiàn)在加強UpS的節(jié)能功能即所謂綠色UpS上。綠色UpS可以減少pC系統(tǒng)使用的電能量，既降低了費用又保護了環(huán)境。比如綠色UpS在檢測到打印機長時間空閑后,就會把打印機的電源關閉。當出現(xiàn)打印排隊請求時，UpS可以馬上給打印機恢復供電，隨著綠色UpS的出現(xiàn)，為節(jié)約能源又供應了理想的解決方法.