UPS工作原理及简易结构图
UPS架构以及原理
3C3 UPS架构以及工作原理介绍张椿涛一>整体介绍产品介绍：3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线，三相输入，三相输出的UPS.3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题，如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.注：以下均以3C3-30KS-ISO为例:面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.2. ENTER确认键功能通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰MOV板滤除输入市电中的尖峰高压隔离变压器输入市电与UPS电气隔离输入电感防止输入电流突变UPS整体架构介绍：3C3 UPS架构示意图功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器UPS主要功能是提供稳定的电源，所以按照供电渠道来划分UPS为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分，分别对应四种工作模式：A.市电模式:市电模式是UPS正常工作的状态,UPS将输入的市电经过整流(AC->DC),升压(DC->DC),逆变(DC->AC) 后转变成稳定可靠的电源输出,工作示意流程图如下:说明：供电回路充电回路UPS市电模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →整流电路(AC->DC)→升压电路(DC->DC) →逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电B．电池模式：UPS电池模式工作示意图电池→电池SCR→升压电路(DC->DC)→逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载电池模式是UPS在市电发生异常(UPS自身工作正常)时的供电状态C.旁路模式UPS旁路模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载市电通过STS向负载供电的同时,经过整流器整流后通过充电器给电池充电旁路模式是UPS自身发生异常（市电电压正常）时的供电状态D．维护模式市电→隔离变压器→维护开关→负载维护模式是对UPS进行维修时所选择的工作状态,此时负载由市电直接供电,可以对UPS进行维修测试动作.二>各部分电路工作原理介绍:1.功率板(单相)：功率板（PSDR）是UPS主要组成部分，主要担负UPS电源转换功能主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成：充电输入电压功率板示意图2.1进出功率板接线：“两输入，两输出，一充一放，外加控制”a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”：b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N“两输出”:b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:1.2.1 整流器(AC→DC):作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC整流工作示意图整流电路示意图1.2.2升压BOOST电路(DC DC):作用：将整流后的直流电压（±REC电压）通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.升压BOOST工作示意图BOOST工作电路原理示意图1.2.3逆变电路:作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压逆变器工作示意图逆变器电路原理示意图2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关作用：1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.2.输入、输出电压以及负载侦测.STS静态转换开关工作示意图STS接线介绍：“三进三出一N线，外加控制与侦测”“三进”：市电三相输入火线（L A L B L C）, 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,（L A L B L C）, STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)TXINPUT A+24V电源供STS自身使用INPUT B所以输入AB间阻抗大约有120Ω3.充电器:作用: 输入市电市电正常时,UPS处于旁路或市电模式下, 将整流器输出电压(三相)±REC电压转换成稳定的432V直流电压输出供电池充电使用.充电板接线介绍：“一进一出，外加电源与通讯”“一进”：三相整流电压输入：红线：三相整流后REC+相互连接后→充电板REC+黑线: REC-即BAT-, 各功率板(BAT-) →充电板BAT- “一出”: 电池输入: 红线: 充电板BA T+ →端子排BAT+黑线: 充电板BAT- →端子排BAT-“电源”: 充电板工作电源: 红黑两PIN 信号线: CCB上CN1 →充电板上CN03(CN05) “通讯”:与CU4通讯: 3线排线: 充电板CN01 → CU42线排线: 充电板CN02 → CU44. CCB (Common Control Board):作用：1. 产生所有PCB(STS除外)所需要的低压直流电源.2. CU4到功率板控制信号转换, 即CU4控制命令←→CCB←→功率板.3. 上电初期给BUS电容预充电.CCB FLY BACK 电路架构注:HFPW+ 是频率为38KHZ的高频交流电源,供LCD CHGR PSDR使用.CCB接线介绍: +BUS: CCB上+BUS → +BUS电容-BUS: CCB上-BUS → -BUS电容N : CCB上N → BUS电容NA. 电力线: 市电: CCB上I/P-L →STS A相市电输入电池: CCB上+BAT →充电板BAT+CCB上-BAT →充电板BAT-保护: CCB上V.DIS 、D.DIS →REC FUSE 上V.DIS 、D.DISHFPW+电源输出: CCB上CN01 → LCD CN103CN02 → CHGR CN03开机信号线: CCB上CN04 →LCD CN204面板确认键: CCB 上CN03 →液晶面板B.信号线: 保护信号线: CN300 → REC FUSE 板+24V输出RELAY驱动线: CCB上CN206 →输出RELAY风扇转速控制: CCB上CN208 → LCD CN106风扇电源: CCB上CN200→ CN205CCB与CU4信号线: CCB 上CNCU4 →CU4 (64PIN)CCB与PSDR信号线: CCB上CNL1→R PSDRCNL2→S PSDRCNL3→T PSDR 注意: 20~40KS CCB上还有一条CN7 →CN8 短路线5.LCD:作用: 1. 显示UPS相关工作参数2. 负责UPS INTERFACE通讯板与内部通讯.3. 风扇转速控制.LCD接线介绍:与CU4通讯线: LCD 40PIN排线CN101 → CU4 通讯线与液晶面板通讯线: LCD 30PIN排线CN202 →液晶面板与INTERFACE通讯线: LCD 30PIN排线CN102 →通讯板LCD 电源输入线: LCD CN103 → CCB CN01UPS开机信号线: LCD CN204 →CCB CN04风扇转速控制信号线: LCD CN106 →CCB CN2086. CU4:3C3UPS的主控制器.负责所有电路工作所需的控制信号.7. PFC: PFC CARD 插于各相PSDR(CN21)上,主要功能是控制升压电路工作, 将±REC →±BUS电压.8. INTERFACE: 包括 RS-232、PPVIS、 RS485、AS400通讯端口.9. EMI 、MOV :负责输入、输出电压的滤波以及吸收输入市电的浪涌.附录Ⅰ：UPS整机架构。
UPS的原理与使用(图)
UPS的原理与使用（图）随着播出系统中计算机的日益普及和应用，对供电质量有了更高的要求：①在计算机运行期间，电源不能中断，否则将会导致随机存储器RAM中数据丢失、程序破坏、磁头损坏等难以弥补的损失；②电网上存在的干扰源（电压浪涌、电压下陷、常模干扰、共模干扰等）会对正在运行的计算机系统造成干扰和破坏，同时对电网也造成较大的污染，故必须除掉干扰源。
因此UPS被广泛地应用在这样的供电系统中，它能在市电波动过大时保护计算机，还能在市电断电的情况下继续供电，以保证播出系统的正常运行。
1 UPS的工作原理UPS电源一般是由常用电源和备用电源通过转换开关组合而成，它们之间由逻辑电路进行控制，以保证在电网正常或停电状态下，整个系统都能可靠地工作。
当市电正常时，UPS相当于一台交流稳压电源，它将市电稳压后再供给计算机，与此同时，它还向UPS内蓄电池充电。
当市电突然中断时，UPS立刻转为逆变工作状态，小容量的UPS一般能持续供电5～20 min，所以能保证计算机系统的正常退出，使软硬件不受损失。
图1为UPS电源原理图。
2 UPS电源的分类与特点2.1 旋转型UPS电源一般由旋转发电机组成，主要有以下几种：（1）用柴油发电机作为备用电源，在电网停电时，用它维持供电。
（2）用电动发电机作为备用电源，并在发电机轴上装一个大的惯性飞轮。
这样一方面能减少电网对电机转速的影响，提高了电压的稳定性；另一方面，电网停电时，利用飞轮的惯性使发电机在一段时间内输出的电压和频率基本不变，以供计算机做信息处理等应急操作。
（3）用直流电动机和蓄电池组来驱动发电机作备用电源。
电网正常供电时，用电网交流电经整流后对蓄电池组充电，在电网停电时蓄电池组向直流电机供电，从而驱动电动机发电机组，保证计算机连续供电。
（4）用蓄电池和逆变器组成备用电源。
当电网停电时，由蓄电池经逆变器变换成某种频率的交流电来驱动电动机和发电机组，以保证计算机的供电。
2.2 静止型UPS电源目前微机中使用的UPS电源一般都是静止型的，静止型的UPS又可分为后备式和在线式两种，在线式供电质量优于后备式。
UPS的基本组成及工作原理
UPS的基本组成及工作原理
1.1 UPS的基本组成
➢ UPS由输入整流滤波电路、 功率因数校正电路、 蓄电池组、 充电电路、 逆变电路、 静 态开关电路、 控制监测显示及保护电路等组成。
逆变器是UPS电源的核心设备 整流模块为能量变换设备（AC/DC），逆变器也是能量变换设备（DC/AC） 蓄电池为储能设备
• 在UPS电源中逆变器输出正弦电压，必须与备用交流电源正弦电压同频 率和同相位。
锁相环路的组成
• 由鉴相器（PD）、环路低通滤波器LPF、压控振荡器VCO三个主要部件 组成，由图5.12所示 。
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图5-12 锁相环电路组成框图
13
通信电源
2021/8/7
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静态开关
静态开关的作用
• 静态开关的作用是切断发生故障的电源输出，做到逆变器输出和 市电旁路输出间的无间断切换。
静态开关主电路原理
• 1kVA~2kVA在线式UPS电源，其逆变器输出和交流旁路供电间 切换，大多采用快速继电器作为切换元件，这种瞬间的供电中断 不会影响微型计算机中开关电源的供电，但不能满足通信设备要 求电源不中断的需要
图： 半桥式逆变器主电路
➢开关管V1和V2构成构成一个桥臂及反并联二极管D1和D2构成另一个桥臂， 两个桥臂的中点A和B为输出端，可以通过变压器Tr变压输出，也可以由这两端 直接等压输出。因为电容C1＝C2，容量较大，故其电压，ui是比较稳定的，中
点B的电位基本不变。UB＝1/2Ui，而A点的电位则取决于开关管V1和V2的工作
图5-2 在线式UPS电源的组成框图
➢市电首先经UPS内部滤波器、整流器变为直流电源，再利用PWM方式经逆变
器重新将直流电源变成纯正的高质量的正弦波交流电源，通过这样的变换，市
ups电源内部结构图
ups电源内部结构图
不间断电源（UPS）跨接于用户关键设备（负载）和供电电源间，它的功能是保证向负载提供连续的优质的电源，即使在完全断电的情况下，它们也可在预定的时间内（由用户决定）向负载供电。
以下以单机UPS为例进行说明。
一、电源输入
UPS输入电源： 1. 主电源 2. 旁路电源 3.直流电源
二、UPS切换条件及顺序
1. 正常运行时负荷由主电源经过该系统的整流器、逆变器提供。
2. 当主电源故障时，自动改为由直流电源经逆变器供电。
3. 当逆变器或直流电源故障时，UPS通过静态开关自动转换成旁路电源供电。
4. 当UPS需要维修时，又可通过先通后断的手动旁路开关由旁路电源直接向负荷供电。
三、运行模式
1.系统正常运行模式
此系统运行模式为市电输入，经整流器将交流市电转为纯净、无突波、无杂讯的直流电源，提供逆变器使用，而逆变器会将直流电源再转为比市电更稳定的交流电源输出，经静态开关再输出至负载，此时系统为INVERTER 电源供应负载。
2.内部旁路运行模式
此系统运行模式为当逆变器发生异常，如机内温度过高、或输出负载过载，超过系统逆变器所能负荷的范围时，DSP 会自动将系统由逆变器模式切换到内部旁路运行模式，以防止系统损坏，此时输入由第二电源经旁路回路，静态开关模块输出至负载，此时为旁路电源供应负载。
3.系统电池供电运行模式
此系统运行模式为无市电输入时，系统由电池经逆变器，经静态开关至输出负载，此时为电池电源供电，使得交流输出不会中断。
使用电池供电时，其供电时间因电池数。
《UPS工作原理》课件
线交互型UPS
线交互型UPS通过与电力 系统交互，实现对电力 波形的修正来提供稳定 的电源。
UPS工作原理
1
UPS主要组成部分
UPS由电池组、整流器、逆变器和
UPS的工作方式
2
控制系统等主要组成部分构成。
UPS会监测电力情况，并在检测到
异常时切换到备用电源，以确保电
子设备的连续运行。
3
UPS的故障排除
离线型UPS在电力正常时直接将电力传递到负 载，而在电力异常时切换到备用电源。
离线型UPS的优缺点
离线型UPS具有较低的成本和较高的效率，但 在电力切换时可能会存在短暂的中断。
线交互型UPS
线交互型UPS工作原理
线交互型UPS通过与电力系统交互，实现对电 力波形的修正来提供稳定的电源。
线交互型UPS的优缺点
UPS广泛应用于数据中心、医疗设备、通 信基站等领域，并随着技术的发展不断进 化。
UPS选购与维护
在选购UPS时，需要考虑负载需求、电力 特性和可靠性等因素，并定期进行UPS设 备的维护和检修。
线交互型UPS可以提供较高的效率和较低的成 本，但其电力波形修正能力有一定限制。
UPS
UPS故障排除的流程包括故障现象 识别、原因定位和故障修复三个主
要步骤。
UPS故障的分类
UPS故障可分为输入、输出和系统 方面的故障，并根据具体情况进行 诊断和修复。
总结
UPS的应用与发展趋势
《UPS工作原理》PPT课 件
欢迎大家来到《UPS工作原理》的PPT课件。今天，我们将深入探讨UPS的工作 原理，并了解其在电源设备中的重要作用。
什么是UPS？
UPS是不间断电源(Uninterruptible Power Supply)的简称，它是一种能够为电气 设备提供不间断电力的设备。它可以防止电力中断对设备造成的损害。
UPS的基本工作原理
UPS的基本工作原理1、后备式ＵＰＳ工作原理后备式ＵＰＳ原理框图如图所示，其特点是：没有输入整流滤波器，逆变器只由蓄电池供电。
▲后备式ＵＰＳ原理框图市电正常时，ＵＰＳ工作于旁路状态，转换开关接在市电输入端。
输入市电经转换开关１、输出变压器给负载供电。
同时转换开关２接在蓄电池端，充电电路给蓄电池充电。
市电变化时，通过继电器改变输出变压器的接点，可稳定输出电压。
市电出现故障（中断、电压过高或过低）时，ＵＰＳ工作在后备状态，监测控制电路监测到市电故障后，将转换开关１和２都转向逆变器端。
逆变器将蓄电池提供的直流电压变成交流电压经输出变压器给负载供电。
逆变器输出方波，当负载变化时，通过改变方波的宽度稳定输出电压。
在后备式ＵＰＳ中，转换开关的切换时间和逆变器的启动时间一般为４～９ｍｓ。
此外，后备式ＵＰＳ除了对市电电压的幅度波动有所改善外，对市电电网出现的频率不稳、波形畸变和从电网上串入的干扰基本没有任何改善。
2、在线式ＵＰＳ工作原理在线式ＵＰＳ原理框图如下图所示，其特点是：逆变器一直处于工作状态，输出电压波形通常为正弦波。
▲在线式ＵＰＳ原理框图市电正常时，静态开关接在输出变压器端，输入电压经整流滤波后，给逆变器供电。
逆变器输出正弦脉冲调制波（ＳＰＷＭ），经输出变压器和滤波器变成纯净正弦波，通过静态开关给负载供电。
逆变器同时完成稳压和自动频率跟踪功能。
市电出现故障（中断、电压过高或过低）时，ＵＰＳ工作在后备状态，静态开关仍接在输出变压器端，逆变器将蓄电池的直流电压转换成交流电压，并通过静态开关输出到负载。
市电正常，但逆变器出现故障或输出端过载时，ＵＰＳ工作在后备状态，静态开关切换到市电端，由市电直接给负载供电。
控制、监测、报警及保护电路提供逆变、充电、静态开关转换所需控制信号，并显示各自的工作状态。
ＵＰＳ出现过压过流、过热时，及时报警并提供相应保护。
在线式ＵＰＳ电源可真正实现不间断供电。
此外，在线式ＵＰＳ还装有输入ＥＭＣ滤波器和输出滤波器，来自电网的干扰得到有效的抑制。
实用ups电源电路图及电路工作原理图文解析
实用ups电源电路图及电路工作原理图文解析UPS（UninterrupTIble Power System/UninterrupTIble Power Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
实用ups电源电路图及电路工作原理实用ups电源电路图如下图所示。
电路工作原理：常态下，市电（220V）通过可调充电器向蓄电池充电，同时自启动继电器K1吸合，R1与VZ1、VZ2对蓄电池+24V 电压进行分压采样，采样电压Vo通过R2、VD3加到V1基极，使V1处于线性放大状态，V2、V3深度饱和，直流控制继电器K吸合，+24V电压通过K、K1送至逆变器V+端，逆变器工作，输出220V正弦波电压，同时自锁继电器K2吸合。
当市电断电时，K1断开，初时输人电压+24V不变，K继续吸合，由于K2的自锁作用，+24V仍正常送至逆变器。
经一段时间后，电池电压开始下降，Vo跟着下降，V1导通减弱，V2升高;当叽升高至一定值（即蓄电池电压下降至22V）后，V2退出饱和进人线性放大，V3迅速下降;V3通过R7反馈至V1基极，使得V2继续升高，形成一个雪崩过程。
V2、V3迅速截止，K断开，蓄电池送至逆变器的+24V直流被切断，逆变器停止工作，同时K2断开。
逆变器停止工作后，由于蓄电池内电动势的作用，蓄电池很快恢复24V电压，与常态一样，V2、V3饱和，K吸合。
UPS各部件图解及作用(内部资料)
400V
船 控 台
火 货 气 油 控 警探 测 制 报 台
阀 本 控 源安 台 箱电
中 控 台
障火 碍炬 灯塔
组 合 控 制 板
应 急 断盘 电应 源急 切
交流滤波电容
整流驱动板 稳压电容 直流母排
逆变静 态开关
通讯 整流 逆变 切换 电源 控制 板
母板
逆变驱动板
放电电阻 逆变、 逆变之 前采样 板 并机板 结合板
隔离变压器 整 流
充电 逆 变 电 池 放 电 维 修 旁 路 AC115 DC115 MCC LA 电 工 试 验 台 高 压 分配 闸电 盘 AC230
静 态 开 关
切 断主 电盘 源应 急 无 线 液 － 电 位 控 制 文遥 自接 台 交 动线 共 广 娱 测 报 换 报 播 广单 房 机 电排 警 公 播 元 话 直 升 机 泡 沫 站
输出采样板
Hale Waihona Puke 旁路静态开关输出保险
旁路滤波电容
• Galaxy PW1000 30KVA • 何谓不断电系统(UPS) ? • 不断电系统的英文名称是 Uninterruptible Power Supply 取其英文字缩写即 为"UPS".所以不断电系统 依其字面的意义，就是当 电源中断时能够立即提供 电力以维持计算机正常运 作的设备。
• UPS之功能 • UPS( Uninterruptable Power Supply),即不间 断电源，是一种含有储能装置，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它电力电子设备提 供不间断的电力供应。当市电输入正常时。UPS 将市电稳压后供给负载使用，此时的UPS就是一 台交流稳压器，同时它还向机内电池充电;当发生 市电中断等情况时，UPS立即将机内电池的电能 ，通过逆变转换的方法向负载继续供应交流电， 使负载维持正常工作，并保护负载软、硬件不受 损坏。
图解UPS基础知识
图解UPS基础知识⼀、 UPS分类根据电路结构的不同，UPS分为三种类型，即：冷备⽤UPS、双变换UPS 和互动UPS。
1、冷备⽤UPS别名：后备式UPS图⽚1⼯作原理：市电正常时，转换开关接通旁路，市电经旁路向⽤电设备供电，充电器对蓄电池补充充电；当市电异常时，逆变器⼯作，蓄电池对逆变器供电，转换开关接通逆变器，由逆变器向⽤电设备供电。
特点：电路简单，价格低廉，频率不可调，对市电的要求较⾼，逆变器输出多为⽅波或准正弦波，存在切换时间，⼀般⽤于⼩容量的场合。
2、互动UPS别名：线路交互UPS、市电交互UPS、在线互动式UPS图⽚2⼯作原理：在市电正常时，输出功率以市电为主，双向变换器⼯作在整流状态对蓄电池组补充充电；市电异常时，由双向变换器提供全部的输出功率。
特点：电路简单，价格低廉，逆变器可以双向⼯作，充电能⼒强，切换过程需要时间，频率不可调，对市电的要求较⾼。
3、双变换UPS图⽚3⼯作原理：⽆论市电是否正常，均由逆变器经相应的静态开关向负载供电。
市电正常时，整流器向逆变器供给直流电，并对蓄电池组补充充电；当市电异常时，蓄电池组放电向逆变器供给直流电。
特点：正常情况下，负荷由逆变器全部提供，电源输出质量⾼，切换时间为0，可靠性⾼，但两次转换存在损耗，效率较低。
⼆、 UPS冗余⽅式在通信机房常见冗余⽅式有以下⼏种：1、主从串联热备份正常情况下主机带载，从机空载，负荷不均分；主从机之间互换较困难，从机电池长期空载，设备⽼化不⼀致；从机需要有带阶跃性负载的能⼒，否则会出现主机切从机，从机切旁路情况；该⽅法⽬前基本不再使⽤。
图⽚42、并联冗余并联冗余采⽤N+1⽅式，N为主⽤，1为备⽤，当N=1时，就构成1+1⽅式，两台机器各带50％负荷，过载能⼒强，可靠性⾼，扩容较为⽅便，该⽅法应⽤普遍。
图⽚53、系统冗余常见的是双总线系统，系统内部设备独⽴，配电系统独⽴，是⽬前业内公认的最可靠及可⾏的⼯作⽅式，冗余⽅式发挥作⽤前提是负载设备配备双电源模块，且两个电源模块式负载分担模式⼯作，该⽅法也被普遍采⽤。
UPS原理结构
UPS 结构原理功能介绍Ingrasys Sunic一、U PS 的结构电路图：二、U PS 的分类：1、离线式UPS：平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此离线式UPS也被称为后备式UPS。
然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。
但实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。
2、在线式UPS：而在线式UPS则一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。
在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。
由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。
3、线上互动式UPS：这是一种智能化的UPS，可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。
而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。
因上述两种UPS不适于在电网质量十分差的环境下工作和对供电质量要求较高的负载使用。
所以只着重介绍在线式UPS。
以下如无特别说明，所述的UPS都指在线式。
在线式UPS原理如图1所示:图1. UPS原理框图主要由整流器、逆变器、静态转换开关和后备电池组成。
经过交流? 直流? 交流的能量转换过程，只从市电取出能量，输出的交流电源是经过逆变器重新产生，其电压、波形由UPS本身控制，具有稳压、稳频、净化和不间断等功能。
下面就各部分的功能及其结构分别加以说明。
UPS工作原理及简易结构图讲课文档
第45页，共55页。
电力有源滤波技术
基本组成：
指令运算电路 补偿电流发生电路
由电流跟踪控制电路； 驱动电路； 主电路。
第46页，共55页。
电力有源滤波技术
有源滤波 基本框图
DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为可变 电流源，调整电池电压控制输入功率。
基本功能：控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电池充电、调整输 入功率因素、补偿输入输出之间差值。
DELTA变压器，用于UPS输入输出之间隔离，电流相位、波形和幅值 均由其控制。
第30页，共55页。
抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产生谐 振，造成谐波放大；
补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精确补偿；
滤波特性受到系统参数影响很大。
第44页，共55页。
电力有源滤波技术
电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电 路构成，根据逆变器直流侧储能元件的不 同分为电压型APF（电容储能）和电流型 APF（电感储能）。
串并联式UPS技术
DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供 能量储存，并且抑制电池上的电压纹波。
静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静 态开关，一个为旁路静态开关，旁路作用为当 UPS过载或逆变器故障时，保证不间断切换至电 网供电，主静态开关保证当电网故障转换为电池 供电时，UPS电压不反馈到电网。
第9页，共55页。
准方波输出后备式UPS工作原理
第10页，共55页。
准方波输出后备式UPS工作原理
市电恢复切换
切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标：
ups工作原理图解
ups工作原理图解
UPS (Uninterruptible Power Supply)工作原理图解不要标题如下：
1. 输入电源：UPS通过一个电源插座连接到电网输送的交流
电源，通常为220V的供电。
2. 整流器：输入电源经过整流器转换为直流电能。
整流器可以采用整流二极管或者IGBT等器件来实现交流到直流的转换，
并将电能传递给下一级。
3. 电池：UPS系统内置一个或多个蓄电池，用于储存直流电能。
这些电池一般是12V铅酸蓄电池，通过并联或串联方式
组成一个适应要求的电压。
4. 逆变器：当输入电源正常时，逆变器可以将直流电能转换为交流电能，供给输出设备使用。
逆变器一般采用PWM（脉宽
调制）控制方式，通过高频开关管来实现直流到交流的转换，并产生纯正弦波。
5. 静态开关：静态开关用于实现UPS系统的双路供电功能。
当输入电源出现故障或不稳定时，静态开关会迅速将输出切换到电池供电，确保输出设备不断电。
6. 输出电源：输出电源通过插座或其他接口提供给连接在
UPS上的设备使用。
输出电源可以为交流电源或直流电源，
具体要根据用户需求来配置。
7. 监控与管理：UPS系统通常配备了监控与管理功能，用于实时监测UPS的运行状态、电池电量、负载状况等，并提供相应的警告和报警功能。
用户可以通过监控系统来管理UPS 的运行和维护。
注意：以上为一般的UPS工作原理，实际UPS的工作原理可能因不同型号和品牌而有所差异。
ups不间断电源的工作原理
ups不间断电源的工作原理1. 什么是UPS？说到UPS，大家可能会想到那些放在电脑旁边、看起来像个大块头的箱子。
其实，UPS就是“不间断电源”的缩写，顾名思义，它的主要作用就是在停电的时候，给你的设备提供持续的电力。
想象一下，如果你正在看一场激烈的比赛，突然停电了，那感觉可真是“瞬间黑暗”，对吧？这时候，UPS就像个超级英雄，及时为你提供了电力，避免了那些意外的尴尬时刻。
1.1 UPS的基本结构UPS其实也没那么复杂，简单说就是几个主要部分：电池、逆变器和充电器。
电池是UPS的心脏，提供电力；逆变器则负责把电池的直流电转换成我们日常使用的交流电；而充电器则负责在电力恢复时给电池充电。
就像一场团队合作，三者缺一不可，一旦有哪个环节出了问题，UPS的“战斗力”就大打折扣。
1.2 工作原理大揭秘UPS的工作原理其实就像一场精妙的舞蹈。
平时，它就像个安静的守护者，默默地充电，准备随时上场。
当电源正常时，UPS会把电力直接送给你的设备，同时把多余的电力存储到电池里。
可一旦停电，它就迅速切换状态，马上开始供电。
整个过程只需几毫秒，几乎让你感觉不到停电的存在，真是快得像闪电，简直不敢想象！2. UPS的类型说到UPS，市场上可谓是琳琅满目，不同的需求有不同的选择。
下面我们就来聊聊常见的几种类型。
2.1 在线式UPS在线式UPS就像是一位全职保镖，时刻保护着你的设备。
它一直在工作，无论电力是否正常，始终在为你的设备提供稳定的电源。
这样一来，即使在电压波动或者瞬间停电的情况下，设备也能保持正常运行。
就像你的超级英雄，永远在线，绝不掉链子。
2.2 离线式UPS离线式UPS就相对“随性”一点，平时它在待命状态，等到真正有了电力问题，才会迅速启用。
虽然反应速度稍慢，但对于一些低负荷的设备来说，依然是个不错的选择，既省电又省钱。
就好比你的朋友，平时懒得动，但关键时刻也能冲上来帮你一把。
3. 选择UPS时需要考虑的因素在挑选UPS的时候，咱们得考虑几个要点，别盲目跟风。
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串并联式UPS技术
DC电容器，对直流总线上的高频电流纹波提供 能量储存，并且抑制电池上的电压纹波。
静态开关，由反接并联可控硅组成，一个为主静 态开关，一个为旁路静态开关，旁路作用为当 UPS过载或逆变器故障时，保证不间断切换至电 网供电，主静态开关保证当电网故障转换为电池 供电时，UPS电压不反馈到电网。
目前不同频率主要由工频变换得到，存在 变频再调节过程。
将工频UPS与变频电源相结合得到中频UPS。
中频UPS工作原理
系统组成与工作原理
矢量变频器 蓄电池组 静态开关 DC/DC变换器
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
中频UPS工作原理
电力有源滤波技术
传统谐波抑制和无功补偿多采用无源滤波技术， 如电力电容器等无源滤波器。 无源滤波器存在的主要问题： 抑制固定次数谐波，并会对某些次数谐波产 生谐振，造成谐波放大； 补偿固定无功功率，对变化无功负载不能精 确补偿； 滤波特性受到系统参数影响很大。
正弦波输出后备式UPS工作原理
该UPS由逆变电路、SPWM电路、充电电 路、调整电路、保护和告警电路、转换开 关，其中SPWM电路包含三角波、正弦发 生器等。
保护电路包含短路及过载保护、空载保护、 蓄电池保护、交流极性保护等。
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦输出后备式UPS
正弦波输出后备式UPS工作原理
串并联式UPS技术
DELTA变换基本功能
图2.45 图2.46
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
三相输入型UPS工作原理
以三相输入、单相输出小功率在线式UPS为 例。
三相输入型UPS工作原理
各组成部分：
主电路、调整电路、正弦脉宽调制电路、驱动电路构成双 闭环调节系统，使UPS输出电压稳定，输出波形失真小；
适用于电动机负载的大功率逆变技术
大容量后备式UPS，负载常为电动机负载，冲击 时间长，启动冲击电流大（5-7倍），时间长 （10s），必须采用相应的逆变技术。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
大容量后备UPS的市电、逆变切换技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
基本构成和基本功能
主变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其为固 定电压源，调整负载电压。
基本功能：控制输出电压、给蓄电池充电
DELTA变换器，由IGBT构成四象限脉宽调制变换器，其 为可变电流源，调整电池电压控制输入功率。
基本功能：控制输入电流幅值和电流正弦波形、控制电池 充电、调整输入功率因素、补偿输入输出之间差值。
基本组成：
指令运算电路 补偿电流发生电路
由电流跟踪控制电路； 驱动电路； 主电路。
基本工作原理
UPS处于逆变器供电状态的控制过程
正弦波输出后备式UPS工作原理
正弦波输出后备式UPS工作原理
市电供电-逆变器供电转换控制电路工作过程。
正弦波输出后备式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
当市电正常时，主路由功率因素校正电路产生逆 变器工作所需的±370V直流电压，再经逆变器 DC/AC变化输出，另一路变换为110V直流对蓄 电池充电；当市电失去时，蓄电池经DC/DC变换 为±400V直流经逆变器输出。
电力有源滤波技术
电力有源滤波器主电路一般由PWM逆变电 路构成，根据逆变器直流侧储能元件的不 同分为电压型APF（电容储能）和电流型 APF（电感储能）。
从原理上看，电力有源滤波器均采用瞬时 滤波技术，包含对谐波和无功分量的非正 弦进行处理，这与基于稳态量的滤波有较 大的区别。
电力有源滤波技术
跟踪倍频技术、正弦脉宽调制（SPWM）电路、驱动电 路构成控制电路，使UPS输出频率稳定；
主电路中设置大容量滤波电路，提高UPS抗干扰能力； 充电、保护及其他辅助电路
三相输入型UPS工作原理
主电路
三相输入型UPS工作原理
跟踪倍频器
中频UPS工作原理
大部分用电设备为工频特性，但在特殊场 合需要中频电源（400Hz）。
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
在线式UPS工作原理
串并联式UPS技术
基本特点：
输入功率因素高0.99-1，谐波电流分量小<5%，对市电 利用率高；
双向隔离干扰能力强，除了一般的高频滤波器外，还有构 成电流源的DELTA变换器；
准方波输出后备式UPS工作原理
UPS按输出电压波形分，有方波、准方波以及正 弦波等，所谓的“方波”或“阶梯波”实际上就 是准方波。一般容量较小。
主要特点：
工作范围宽：交流输入电压155-285V 稳压范围宽：输入175-275V之间，保证输出在220V的
10%范围内。
准方波输出后备式UPS工作原理
输出功率大； 效率高； 故障率低； 电流峰值大，对冲击负载适应能力强； 但缺点是：输出电压精度一般不如传统双变换高。
串并联式UPS技术
基本工作原理
串联调整，图2.39 并联调整，图2.40，图2.41 串并联调整，图2.43
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
串并联式UPS技术
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
大容量后备式UPS原理
准方波输出后备式UPS工作原理
大容量后备式UPS工作原理与小容量相同， 但是有一些关键技术问题：
适用于电动机负载的大功率逆变技术； 大容量后备UPS的市电、逆变切换技术。
准方波输出后备式UPS工作原理
后备式UPS允许一定的时间间断，采用静态旁路 技术和适当的控制技术，可以将时间控制在半周 波内，因此必须保证电源之间环流在允许的范围 内。
准方波输出后备式UPS工作原理
准方波输出后备式UPS工作原理
市电恢复切换
切换控制电路必须协助逆变器实现以下目标：
逆变器输出相位与市电完全同步； 逆变器输出电压与市电电压相等。