科士達(dá)ups不間斷電源按輸出波形可分為方波輸出和正弦波輸出兩大類。按其操作方式可分為后備式和在線式。
其中后備式ups電源，在市電正常供電時(shí)，由市電直接向負(fù)載提供電源。當(dāng)市電供電中斷，蓄電池才對(duì)逆變器供電，并由ups的逆變器對(duì)負(fù)載提供交流電源。即ups電源的逆變器總是處于對(duì)負(fù)載提供后備供電狀態(tài)。
而對(duì)在線式的ups電源來說，它平時(shí)是由交流電→整流→逆變器方式對(duì)負(fù)載提供交流電源，一旦市電中斷時(shí)，ups不間斷電源改由蓄電池→逆變器方式對(duì)負(fù)載提供電源。只有當(dāng)蓄電池放電至終了電壓時(shí)，由控制電路發(fā)出信號(hào)去控制自動(dòng)切換開關(guān)，轉(zhuǎn)換成由另一路交流旁路的市電供電。市電恢復(fù)供電后，ups又重新切換到由逆變器對(duì)負(fù)載提供電源。
因此，在線式ups電源，在正常情況下，總是由ups電源的逆變器對(duì)負(fù)載供電，這就避免了所有由市電電網(wǎng)帶來的任何電源波動(dòng)及干擾對(duì)負(fù)載供電所產(chǎn)生的影響。顯然，它的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式ups電源。在線式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電。然而，后備式ups不間斷電源由于運(yùn)行效率高，噪音低，價(jià)格相對(duì)便宜。不間斷電源UPS能夠在市電斷電后實(shí)現(xiàn)不間斷地向計(jì)算機(jī)供電，因?yàn)閿嚯姾笥?jì)算機(jī)靠?jī)?chǔ)存在濾波電容中的能量來維持電流，一般僅能持續(xù)半個(gè)周期(10ms)左右。UPS能夠在10ms之內(nèi)將蓄電池內(nèi)的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔苤匦孪蛴?jì)算機(jī)供電，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算機(jī)不間斷供電，可避免存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)丟失。
一、UPS的基本結(jié)構(gòu)與原理
圖12-6為UPS電源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖。它是由一套交流+直流充電+交直流逆變裝置構(gòu)成。UPS中的蓄電池在市電正常供電時(shí)處于充電狀態(tài)。一旦市電中斷，蓄電池立即將儲(chǔ)存的直流電輸出給逆變器逆變成交流電供給計(jì)算機(jī)設(shè)備，保持對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備供電的連續(xù)性。一般情況下，中小功率后備式UPS靠蓄電池維持供電的時(shí)間在10～30min左右。
1．交流濾波調(diào)壓回路
交流濾波回路主要是對(duì)輸入的交流電進(jìn)行濾波凈化，去掉電網(wǎng)中的干擾成分。并在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)壓。
2．整流充電回路
整流充電回路是將交流整流成直流，經(jīng)充電電路給蓄電池充電，并向內(nèi)部提供所需的直流電。
3．蓄電池組電路
在中小型UPS中廣泛應(yīng)用的是M型密封電池，這是一種密封免維護(hù)電池。一般每節(jié)電池的額定電壓可為2V、4V、6V或12V，它們經(jīng)串并聯(lián)組成電池組在UPS中使用。
蓄電池的規(guī)格容量用安時(shí)(Ah)表示，如12V，6Ah／20hR。它表明該電池的輸出電壓為12V，其標(biāo)稱容量為6Ah。這一指標(biāo)是指把該電池以20h速率的條件下進(jìn)行放電（放電電流為6/20=0.3A），一直放電到電池輸出的終了電壓為10.5V時(shí)，所測(cè)量到的總安培小時(shí)數(shù)。
蓄電池是UPS的重要組成部分，蓄電池性能和質(zhì)量的好壞直接影響到UPS電源整機(jī)的質(zhì)量，它的成本占整機(jī)成本的1／3以上。
4．脈寬調(diào)制型(PWM)逆變器及控制電路
在UPS中普遍地采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PWM)來實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)變成交流，實(shí)現(xiàn)直流轉(zhuǎn)變成交流的電路稱為逆變器。逆變器及其控制電路是UPS的核心電路。
對(duì)于后備式UPS來說，當(dāng)市電電壓低于170V時(shí)，此時(shí)其內(nèi)部的交流穩(wěn)壓電路無法維持正常的220V輸出，逆變器啟動(dòng)工作，將蓄電池中儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)變成交流電。輸出波形一般為方波，也有一些UPS輸出波形為正弦波。而當(dāng)市電回升到180V以上時(shí)，逆變器停止工作，回到市電供電狀態(tài)(穩(wěn)壓輸出為220V)。
對(duì)于在線式UPS來說，逆變器始終處于逆變工作狀態(tài)。市電供電時(shí)，不斷地將交流電整流成直流后再逆變成交流輸出(輸出波形為正弦波)。當(dāng)市電下降到170V以下時(shí)，逆變器將蓄電池儲(chǔ)存的直流電逆變成交流電輸出。市電上升到180V時(shí)，又恢復(fù)到市電供電狀態(tài)。
5．檢測(cè)報(bào)警保護(hù)電路
為了確保UPS安全可靠的工作，UPS必須設(shè)有完善的檢測(cè)報(bào)警保護(hù)電路。一般UPS均設(shè)有過流、過壓、空載保護(hù)，電池電壓過低、電池極性和交流極性檢測(cè)電路，指示燈和喇叭報(bào)警電路。
6．智能監(jiān)控及通訊電路
新型的智能UPS具有與計(jì)算機(jī)通訊和自動(dòng)監(jiān)控功能，UPS監(jiān)控軟件通過接口通訊線路隨時(shí)監(jiān)控UPS及供電線路的運(yùn)行情況，記載并提示掉電情況，自動(dòng)處理掉電時(shí)的數(shù)據(jù)保存與系統(tǒng)保護(hù)。
二、UPS分類及特點(diǎn)
按UPS工作方式分，有后備式和在線式兩大類。
1．后備式UPS的特點(diǎn)
1）后備方波輸出型
后備方波輸出型UPS當(dāng)市電正常時(shí)，市電220V經(jīng)高頻濾波、抗浪涌無源濾波電路和交流穩(wěn)壓電路輸送給負(fù)載，同時(shí)經(jīng)充電器給蓄電池充電，這時(shí)逆變器不工作。當(dāng)市電斷電后，逆變器啟動(dòng)，將電池的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?即DC／AC轉(zhuǎn)換)輸送給負(fù)載，這期間的轉(zhuǎn)換時(shí)間主要由繼電器的機(jī)械跳動(dòng)時(shí)間和逆變器的啟動(dòng)時(shí)間決定，一般要求在4～9ms之內(nèi)完成。后備式UPS允許市電的變化范圍一般在180～250V之間，UPS輸出的交流電壓穩(wěn)定度在220V±5％以內(nèi)。
由于后備式UPS的市電供電和逆變供電均采用同一個(gè)變壓器，所以它的交流輸出火線和零線的位置是固定的，用戶在接線時(shí)必須遵守它們的接線關(guān)系。即UPS的交流輸入線零線接零線，火線接火線。另外，后備式UPS電源不能進(jìn)行頻繁的啟動(dòng)和關(guān)閉操作。一般要求關(guān)閉與啟動(dòng)之間的時(shí)間間隔10s左右；否則UPS會(huì)處于不正常的狀態(tài)。
由于后備式UPS電源線路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，噪音低，價(jià)格便宜，所以在中小型UPS中得到了廣泛應(yīng)用。
2．在線式UPS的特點(diǎn)
在線式UPS，市電正常時(shí)，輸入的交流電經(jīng)濾波器將電網(wǎng)中的干擾成分濾掉，然后經(jīng)整流濾波，給蓄電池組充電，并同時(shí)給逆變器提供工作電壓。逆變器在調(diào)制信號(hào)的控制下，又將直流電逆變成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電(正弦波)給負(fù)載供電。市電不正?；驍嚯姇r(shí)，蓄電池直流能量經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變成交流電，實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
在線式UPS的特點(diǎn)是無論有無市電，都是由逆變器向負(fù)載提供交流電，逆變器始終處于工作狀態(tài)。因此，它從根本上消除了來自市電的電壓波動(dòng)和干擾，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載無干擾、穩(wěn)壓穩(wěn)頻的供電。一般允許市電輸入電壓的變化范圍為180～250V，輸出電壓穩(wěn)定范圍在220V±3％以內(nèi)，頻率穩(wěn)定度在50Hz±1％以內(nèi)，輸出正弦波波形失真系數(shù)小于3％。另外，由于它的逆變器始終處于逆變工作狀態(tài)，所以當(dāng)市電中斷時(shí)，由市電切換到蓄電池供電的切換時(shí)間為零。
由于在線式UPS的線路復(fù)雜，保護(hù)功能和擴(kuò)展功能強(qiáng)，能適應(yīng)較寬的市電范圍和頻率范圍，供電質(zhì)量?jī)?yōu)良，并可以滿足帶發(fā)電機(jī)用戶要求，所以其價(jià)格也相對(duì)較貴些。
UPS按電池向負(fù)載供電的時(shí)間可分為短延時(shí)和長延時(shí)UPS。短延時(shí)UPS一般在市電斷電后只能繼續(xù)供電10～30min，而長延時(shí)UPS則可連續(xù)供電1h以上，甚至可達(dá)8h。
