第章不间断电源总结
第4章不间断电源总结只是分享
2020/6/28
整流器
DC/DC升压环节
DC BUS
IGBT充电环节
电 池
IGBT逆变 器
图4.4 UPS高频机系统结构图
▪ 逆变器主电路结构选择和实例
电力电子装置及系统
2020/6/28
第4章 不间断电源(UPS)
4.2.4 逆变、市电的切换
4.2.5 滤波电路
4.2.6 旁路控制电源和系统辅助电源 4.2.7 接地、保护、报警 4.3 UPS输出电压控制 ▪ UPS输出波形控制
▪ UPS同步锁相技术
▪ UPS交流电压幅值的快速检测 *4.4 UPS的模块化及串并联冗余技术
电力电子装置及系统
2020/6/28
4.1.3 典型UPS的比较
典型UPS的性能
UPS 类型
容量范围 （kVA）
输出电压质量
输入功率因数
稳压精度：±4％～7
后备式
＜2
％
低
有波形畸变和干扰
双变换 在线式
0.7～完全不受电网干扰
根据有无 功率因数校正
措施而定
在线互 动式
电力电子装置及系统
返回 2020/6/28
工频整 市电输入 流滤波
高频PWM 逆变
高频隔离 变压器
高频整 流滤波
蓄电池
(a) DC/DC高频隔离形式UPS
高频SPWM 滤波
工频 滤波
逆变器输出
工频整 市电输入 流滤波
蓄电 池组
电力电子装置及系统
不间断电源
不间断电源一、引言随着现代社会对电力需求的不断增加，电力供应的稳定性和可靠性变得尤为重要。
在电力系统出现故障、停电或突发情况时，不间断电源（Uninterruptible Power Supply，缩写为UPS）的作用愈发凸显。
不间断电源是一种电子设备，能够在电网停电或电压异常的情况下为电气设备提供稳定的电力。
二、不间断电源的工作原理不间断电源系统通常由铅酸蓄电池、整流器、逆变器和控制器等组成。
工作时，整流器将交流电转变为直流电，并将部分电能用于为蓄电池充电；逆变器则将直流电转换为交流电，以供用户设备使用。
控制器通常用于监测和控制不同工作模式下的电池充放电情况，以确保系统的高效工作。
三、不间断电源的分类根据输出电压的特点，不间断电源可以分为三类：离线式（Standby UPS）、在线式（Online UPS）和线交互式（Line-Interactive UPS）。
1. 离线式不间断电源：在电网正常供电时，不间断电源的整流器将交流电转为直流电给蓄电池充电，同时也为接入设备提供电力。
当电网发生故障或停电时，不间断电源自动切换为蓄电池供电，通过逆变器将直流电转换为交流电，为设备提供电力。
2. 在线式不间断电源：在线式不间断电源在正常工作状态下，电流始终经过逆变器的转换，并且通过整流器为蓄电池充电。
因此，即使电网发生变化，也不会对设备供电造成任何干扰。
3. 线交互式不间断电源：线交互式不间断电源结合了离线式和在线式的优点。
当电网电压正常时，整流器通过稳压转换器将交流电转为直流电，用于为设备供电并为蓄电池充电；当电网电压异常时，逆变器负责为设备提供稳定的电力。
四、不间断电源的应用领域1. 信息技术设备：计算机、服务器、网络设备等信息技术设备对于电力的稳定供应尤为重要。
不间断电源能够为这些设备提供持续性的电力支持，防止数据丢失和设备损坏。
2. 医疗设备：医院、诊所等医疗机构的电力需求对于患者的生命安全至关重要。
UPS重点知识介绍
第五章不间断电源（UPS）第一节概述U PS是不间断供电电源系统(Uninterruptible Power System)的英文简称，是能够持续、稳定、不间断向负载供电的一类重要电源设备。
从广义上说，UPS包含交流不间断电源系统和直流不间断电源系统。
长期以来，电信业已习惯于把交流不间断电源系统称为UPS，故本章讨论的UPS也是界定在的交流不间断电源系统的范围。
随着计算机的普及和信息处理技术的不断发展，为了保证计算机的正确运算，控制信号不出现丢失，保证设备的安全运行，人们对供电电源质量提出了越来越严格的要求。
计算机类或其他敏感先进仪器设备，除要求供电系统具有连续可靠之外，还要求市电供电系统的输出，保持良好的正弦波形且不带任何干扰。
一、市电供电电源质量问题目前，我国市电供电电源质量一般为：电压波动±10%，频率50Hz±0.5Hz，有些地区，还达不到这个标准。
而市电电网中接有各式各样的设备，来自外部、内部的各种噪声，又会对电网形成污染或干扰，甚至使电网污染十分严重。
这些污染主要有以下几种。
（一）电压浪涌电压浪涌是指一个周期或多个周期，电压超过额定电压值的110%。
比如重型设备的关机，由于电网中电流突然消失，其线路电感（分布参量）反电势造成电压上升；另一方面，线路电阻上电压降的突然消失，也会造成电压上升。
（二）电压尖峰电压尖峰是指在二分之一周至100ms期间内，叠加达6000k V以上的电压脉冲。
这主要由雷电、开关操作，电弧式故障和静电放电等因素造成。
（三）电压瞬变电压瞬变是指在10ms至100ms期间，叠加在市电电压上达20 k V的脉冲电压。
它的产生大致和电压尖峰差不多，只是在量上有区别。
（四）噪声电压噪声电压是指叠加在工频电压上的低幅度，而频率范围很宽的高频分量。
这种现象，在电网中很普遍，它的产生一般是电机电刷打火，继电器动作，广播发射，微波空中传播，电弧焊接，远距离雷电等。
不间断电源的工作原理
不间断电源的工作原理
不间断电源（UPS）是一种用于提供紧急备用电力的设备，它能在主电源故障或停电时保持电器设备继续供电。
不间断电源的工作原理可以分为两个阶段：充电阶段和逆变阶段。
充电阶段是指当主电源正常供电时，不间断电源会利用主电源将其内部的电池充电，同时也为后续的逆变阶段做准备。
逆变阶段则是在主电源故障或停电时自动启动，不间断电源通过将储存的电能从电池中释放出来，经过电路变换将直流电转换成交流电，并稳定输出符合电器设备需求的电压和频率。
逆变阶段的主要目标是确保电器设备能够持续供电，避免因停电而导致的数据丢失、设备损坏或工作中断。
不间断电源通常还配备了智能控制系统，能够监测主电源状态和电池电量，当主电源恢复时自动切换回充电状态，同时也能警示用户电池电量临近耗尽，提醒其及时充电或更换电池。
总之，不间断电源的工作原理是通过充电和逆变两个阶段，通过电池储存的电能提供电力供应，以确保电器设备在主电源故障或停电时能够持续运行。
UPS电源与变频器
UPS电源与变频器第一章UPS电源的基本原理一．UPS不间断电源概述UPS是Uninterruptible Power Supply的英文字头，即不间断电源系统。
UPS电源具有如下特点：1．输出电源的稳压精度高（±0.5%～±1%）。
2．工作频率稳定（±0.01%～±0.1%）。
3．电压失真度小。
4．输出波形上不存在任何干扰，即不管市电电网供电正常与否，它都能在毫无时间中断的条件下，向用户提供高质量的交流电源。
二．UPS电源的的种类：1．在线式（0n line）UPS供电系统，它能向用户提供高质量的正弦交流电源。
2．在线互动式（Interactive）UPS电源，这种电源，当电网电压在约150～264伏的范围内，它向用户提供一般的市电电源，仅当电网电压低于150V或高于264V左右时，才向用户提供真正的“UPS”逆变器高质量的正弦交流电源。
此种UPS又称为准在线式UPS。
3．后备式（Off line）正弦波输出UPS电源，当电网电压在170～264伏之间时，它向用户提供一般市电电源，当电网电压超出上述电压范围时，才向用户提供真正的高品质UPS逆变器电源。
4．后备式（Off line）方波输出UPS电源，当电网电压在165～270伏之间时，它向用户提供一般市电电源，当电网电压超出上述电压范围时，它向用户提供具有稳定输出特性的50H Z方波电源，这样在UPS提供逆变电源时，不允许用户带电感性负载。
否则会烧坏逆变器。
以上可以看出，如果按技术性能排序，其顺序为：在线式UPS电源>准在线式UPS>后备式正弦波输出UPS>后备式方波输出UPS三．UPS电源的工作原理图一图中：Q1（开关）：与电源1隔离整流器——充电器起动QF1（开关）：电池保护和隔离Q5N（开关）：将逆变器、频率转换器或“静态开关”模块与负载隔离Q4S（开关）：将“静态开关”与电源2隔离Q3BP（开关）维修旁路开关保险丝1—2—3：保护整流器—充电器不受电源1的影响保险丝5—6—7：保护逆变器不受负载的影响合上Q1开关后，电源1经过Q1、保险送到整流—充电器，整流—充电器把电源1的交流电整流成直流电，此时如果开关QF1合上，即向电池组充电；同时整流后的直流，送入逆变器，逆变器把整流—充电器送来的直流电流，再转换成交流电，经开关Q5N送至负载，带动负载工作。
UPS电源知识总结
UPS电源知识总结1. UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。
它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。
从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。
主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。
1)整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。
它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。
因此，它同时又起到一个充电器的作用；2)蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。
其主要功能是：１当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。
２当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；3)逆变器：通俗的讲，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。
它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；4)静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。
分为转换型和并机型两种。
转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。
目前，主流的UPS厂商有APC、山特等，都提供各种级别的UPS满足不同用户群的需要。
一类型（一）UPS电源按其工作原理可分为后备式(离线式)、在线式以及在线互动式三种。
不间断电源工作原理
不间断电源工作原理
不间断电源（Uninterruptible Power Supply, UPS）是一种用于保护电子设备免受电网故障和电源波动的装置。
其工作原理是通过将外部电源电能转换为可供设备使用的电能，同时还能在发生电源故障时提供备用电源。
不间断电源系统通常由以下几个部分组成：
1. 输入整流器：将交流电源转换为直流电源，同时为后续的电池充电。
2. 反向开关：根据电源状态自动切换连接方式，以确保信号始终从适当的电源提供电能。
3. 电池组：以化学能量的形式储存电能，用于在电源故障时维持设备的运行。
4. 逆变器：将直流电源转换为交流电源，以供设备使用。
当电源正常运行时，输入整流器将交流电源转换为直流电源，并用其为电池组充电。
逆变器则将直流电源转换为交流电源，并通过反向开关连接到设备，为其提供电能。
此时，电池组起到备份储能的作用，保证正常运行时的无间断供电。
如果电源突然中断或发生波动，不间断电源系统会立即检测到这一情况，并通过反向开关迅速切换到电池组供电。
逆变器将开始将电池组的直流电源转换为交流电源，并通过反向开关连
接到设备上，以确保设备继续运行。
同时，反向开关监测电源恢复情况，一旦正常电源恢复，系统将再次迅速切换回正常电源，恢复充电状态。
这种工作原理确保了设备在电源故障期间实现无间断供电，并保护设备免受电源中断或波动的损害。
不间断电源系统广泛应用于计算机数据中心、通信设备和重要的电子设备中，以确保其持续稳定地运行。
不间断电源工作原理
不间断电源工作原理
不间断电源（UPS）是一种能在电源中断时提供临时电力的设备，它在许多领域都有着广泛的应用，比如电脑、通讯设备、医疗设备等。
那么，不间断电源是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍不间断电源的工作原理。
不间断电源的工作原理主要包括三个部分，整流器、蓄电池和逆变器。
首先，当市电正常供应时，整流器将市电转换为直流电，并用来为蓄电池充电。
这样可以保证蓄电池始终保持充足的电量，以备电源中断时使用。
当市电中断时，蓄电池会自动接管供电，这样就能保证设备在电源中断时继续正常工作。
最后，逆变器将蓄电池提供的直流电转换为交流电，以供设备使用。
不间断电源的工作原理可以简单概括为，在市电正常供应时，整流器为蓄电池充电；在市电中断时，蓄电池为设备供电；逆变器将蓄电池提供的直流电转换为交流电。
这样就能保证设备在电源中断时继续正常工作，从而保障设备的安全运行。
不间断电源的工作原理虽然看似简单，但其中涉及的技术和原理却十分复杂。
不同类型的不间断电源在工作原理上也会有所不同，比如在线式不间断电源、脱机式不间断电源、双变换式不间断电源等。
不同类型的不间断电源在市电中断时的响应速度、输出波形、效率等方面都有所差异，因此在选择不间断电源时需要根据实际需求进行合理选择。
总的来说，不间断电源通过整流器、蓄电池和逆变器三个部分共同协作，能够在电源中断时为设备提供临时电力，保障设备的正常运行。
不间断电源的工作原理虽然复杂，但其应用却十分广泛，为各行各业的设备提供了可靠的电力保障。
希望本文能够帮助大家更好地理解不间断电源的工作原理，为正确选择和使用不间断电源提供参考。
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逆变
变压器
工频滤波
逆变
逆变器输出
蓄电 (b) 高频链逆变形式UPS
池组
图4.7 高频隔离UPS系统结构框图
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4.2 UPS的组成和设计
整流器 直流滤波器
~
+
逆变器
~
交流滤波器 静止开关2 交流输出
+
蓄
油机
整流器触发
电
逆变器触发
静止开关
控制电路
池
控制电路
控制电路
辅助电路
组 辅助电路
旁路电源
图4.8不间断电源装置组成框图
第四章 不间断电源
Uninterruptible Power Supply
❖第4章 不间断电源(UPS)
4.1 UPS的功能及原理 4.1.1概述
电网的供电质量问题 UPS的定义和主要功能 4.1.2 UPS的类型及其工作原理
▪ UPS的分类 ▪ 四种典型UPS的工作原理
▪ 典型UPS的性能 ▪ UPS技术的发展及其方向
后备式(Off-Line) 在线式(On-Line)（双变换式、互动式、双变换电压补偿式）
4.1.2 UPS的类型及其工作原理
1、后备式（Off-Line)UPS
输入 滤波
稳压器
转换开关 输出
充电器 电池
逆变器
市电正常
市电故障
图4.2 后备式UPS系统结构图
特点：市电正常由市电直接供电 优点：结构简单、效率高、输出能力强、可靠性高、成本低 缺点：波形质量差、转换时间长、
低
有波形畸变和干扰
双变换 在线式
0.7～1500
稳压精度：±1％ 波形畸变率小 完全不受电网干扰
根据有无 功率因数校正
措施而定
在线互 动式
0.7～20
稳压精度：±20％ 有波形畸变和干扰
由负载决定
Delta 变 换式
10～480
稳压精度：±1％ 波形畸变率小 受电网干扰小
高
切换 时间
效率和 过载能力
UPS的最基本要求：高质量、高可靠性
S2
UPS的主要功能：
公 用
稳压器
1、后备功能
电 网
2、隔离功能
电 源
3、电压变换功能
S 整流器 UD 逆变器
充电器
蓄电池组
S1
交 流 负
载
4、频率变换功能
图4.1 典型UPS结构图
4.1.2 UPS的类型及其工作原理
UPS的分类： ▪ 按有无机械运动分
动态型－－市电＋电动机＋飞轮储能＋交流发电机＋柴油发电机 静态型－－逆变器＋变压器＋蓄电池 ▪ 静态型UPS的分类 按输出功率分：小、中、大 按输出波形分：方波、梯形波、正弦波 按输出相数分：单相、三相 按逆变频率分：高频机、工频机 按电路结构分：
优点：
市电利用率高、功率因 数校正、谐波电流抑 制、零转换时间、效 率高、输出能力强
缺点：
主电路和控制电路复杂
4.1.3 典型UPS的比较
典型UPS对电网的适应能力
4.1.3 典型UPS的比较
典型UPS的性能
UPS 类型
容量范围 （kVA）
输出电压质量
输入功率因数
稳压精度：±4％～7
后备式
＜2
％
4.1.2 UPS的类型及其工作原理
3、在线互动式UPS
输入L1
1 2 3
4
T1
D1
T3
D3
5
L0
T
C1
输出 5 7 T2
D2 T4
D4
N6 8
变压器 继 输出 市电输入 电器阵
双向变 换器
蓄电池
特点：双向变换器、热备份、并联功率调整 优点：市电利用率高、输出能力强、比后备式UPS切换时间短、
增加了抗干扰能力、结构简单、成本低、可靠性高 缺点：电压稳定度差、电能质量较差、输入功率因数和输入电流
电网供电质量
电网电压常见干扰类型
4.1.1概述
UPS的定义(Uninterruptible Power Supply)
UPS (Uninterruptible Power Supply)是一种含有储能的装 置（通常蓄电池储能），以逆变器为主要组成部分的恒压、 恒频电源设备，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或 其他电力电子设备提供不间断、高质量的电力供应，以及作 为机场、电站、医院等重要部门的备用电源。
整流器
DC/DC升压环节
DC BUS
IGBT充电环节
电 池
IGBT逆变 器
图4.4 UPS高频机系统结构图
返回
工频整 市电输入 流滤波
高频PWM 逆变
高频隔离 变压器
高频整 流滤波
蓄电池
(a) DC/DC高频隔离形式UPS
高频SPWM 滤波
工频 滤波
逆变器输出
工频整
高频 高频隔离 高频整流
工频
市电输入 流滤波
第4章 不间断电源(UPS)
4.2.4 逆变、市电的切换
4.2.5 滤波电路
4.2.6 旁路控制电源和系统辅助电源 4.2.7 接地、保护、报警 4.3 UPS输出电压控制 ▪ UPS输出波形控制
▪ UPS同步锁相技术
▪ UPS交流电压幅值的快速检测 *4.4 UPS的模块化及串并联冗余技术
4.1.1概述
静止开关1
4.2.1 蓄电池组
1、蓄电池的种类及其要求 UPS对蓄电池的要求：
在短时间内满足输出电流的要求 保证供电维持时间 铅酸蓄电池的种类： 涂浆式高效铅电池：HS型－经济（广泛使用） AHH型－低温 覆盖式铅电池：CS型－长放电时间 小型密封铅电池：M型－密封式 免维护，广泛使用 铅酸蓄电池的工作原理： 充电时将电能转换成化学能，放电时将化学能转换成电能。
谐波取决于负载性质
4.1.2 UPS的类型及其工作原理
4、双变换电压补偿在线式UPS（Delta变换式UPS）
交 流 电
T
L1
UD
源
L2
C2
S2
变换器1
变换器2
(a)主电路图
旁路
Delta变压器 市电输入
转换开关 输出
Delta变换器 蓄电池 主变换器
(b)系统框图
特点：
串并联功率传输、 双向变换
第4章 不间断电源(UPS)
4.2 UPS的组成和设计 4.2.1蓄电池组 ▪ 蓄电池的种类、工作原理和性能指标 ▪ 蓄电池的充电和维护 ▪ UPS蓄电池容量的选择 4.2.2整流器和PFC电路 ▪ 整流器和充电器 ▪ 功率因数校正（PFC） 4.2.3逆变器 ▪ 逆变器的作用和类型
▪ 逆变器主电路结构选择和实例
长
高
无
低
短
高
无
较高
4.1.4 UPS的发展方向
UPS的技术发展 静 态－－－动 态 晶闸管－－－I G B T 模 拟－－－数 字 计算机－－－多领域
UPS的发展方向 1、控制系统的全数字化 2、主电路拓扑高频化和软开关技术 3、智能化、网络化 4、绿色化 5、模块化和冗余化 6、功能、结构、品种多样化
4.1.2 UPS的类型及其工作原理
2、双变换在线式UPS
旁路
市电 滤波
整流器
逆变器
转换开关 输出
充电器
电池
市电正常
电池工作
旁路工作
图4.3 双变换在线式UPS系统框图
特点：AC/DC/AC两次变换、逆变器供电为主
UPS高频机
优点：供电质量好、零转换时间
缺点：效率低、成本高、对负载有限制（如过载能力、功率因数）