后备式、在线互动式、在线式三种UPS区别与原理

后备式UPS

运行原理

在市电正常时，由市电通过简单稳压滤波输出供给用电设备，蓄电池处于充电状态。当停电时，逆变器工作，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出给用电设备。由于平时市电正常时，逆变器是不工作的，只有在市电停电蓄电池放电时才开始工作，所以这种UPS被称为后备式UPS。

电路结构

1)充电器。当市电正常时，充电器对蓄电池进行充电和浮充电。

2)以DC/AC逆变器。当市电存在时，逆变器不工作;市电中断时，由它将直流电

(由蓄电池供给)转变成符合负载要求的交流电，电压波形有方波、准方波和正弦波3种形式。

3)输出转换开关。当市电存在时，输出转换开关接通输入电源，向负载供电;市

电中断时，输出转换开关在断开市电回路的同时接通逆变器，由逆变器继续向负载供电。

4)智能调压电路。市电存在时，智能调压电路可用来调节并稳定输出电压。

特点

优点

体积小，效率高，价格低廉，运行费用低。由于在正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。

缺点

负载同上线供电系统没有真正隔离；较长的转换时间，缺少真正的静态开关，这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长。虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等)，但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心，电话交换机等)；输出电压不能调整；输出频率取决于交流输入电源的频率，也不能调整。

应用场景

后备式UPS主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合。后备式UPS切换时间一般小于10毫秒，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上切换时间很短，而一般计算机或用电设备本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，用电设备一般不会因为这个切换时间而出现问题。

在线互动式

定义

在线互动式UPS，在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出，当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。

工作原理

在线互动式UPS是如何工作的呢？工作原理如图1所示。

在市电正常时，UPS供给负载改良了的市电，如图所示，由智能开关调节变压器抽头完成输出电压的调整，逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电，起充电器的作用；当市电中断时，负载完全由蓄电池提供能量经逆变器变换后供电。

这个双向变换器既可以当逆变器使用，又可作为充电器。

优点与缺点

在线互动式UPS具有如下特点：

1电路简单，成本低。

2可靠性高。

3效率高，效率可达95%以上。

4过载能力强，在市电供电时，过载能力可达200%。

5在线互动式UPS也有其结构的缺点，例如：

6在市电供电时，输出电压只是幅度有改善，输入的失真、干扰等传递给了输出端。

7动态性能不好，在输入电压或负载电流突变时，输出电压突变较大，恢复到新9稳态所需时间长，稳压精度较差。

10对电网适应范围窄，如要提高精度和适应范围，则必须增加变压器抽头数。11UPS有转换时间，不适合发电机组供电和市电不稳定的环境。

•在线式UPS

简介

在线式是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态，在线式UPS一般为双变换结构。所谓双变换是指UPS正常工作时，电能经过了AC/DC、DC/AC两次变换后再供给负载。

这种UPS不间断电源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,同时对蓄电池充电管理；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。

工作原理

当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入的电压一路经过噪声滤波器去除电网中的高频干扰，以得到纯净的交流电，进入整流器进行整流和滤波，并将交流电转换为平滑直流电，然后分为两路，一路进入充电器对蓄电池充电，另一路供给逆变器，而逆变器又将直流电转换成220V，50Hz的交流电供负载使用。

当发生市电中断时，交流电的输入已被切断，整流器不再工作，此时蓄电池放电把能量输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，供负载使用。因此，对负载来说，尽管市电已不复存在，但此时负载并未因市电中断而停运，仍可以正常运行。

在线式ups特点

在线式正弦波输出UPS的主要具有以下特点:

(1)由于在线式UPS无论是在市电正常时，还是在市电中断由机内蓄电池向

逆变器供电期间，它对负载的供电均是由UPS的逆变器提供。正因为如此，从根本上消除了来自市电电网的任何电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电。这显然不是任何一种抗干扰交流稳压电源所能解决的。当市电电压变化范围为180~250V时，它的输出电压稳定范围可达220V±3%，正弦波的工作频率稳定范围在50Hz±1%。

(2)在线式UPS输出正弦波的波形失真系数最小，一般小于3%。

(3)市电中断时在线式UPS能真正实现对负载的不间断供电。只要机内蓄电

池能向UPS逆变器提供能量，无论市电是否中断，在线式UPS都是由逆变器向负载供电。因此，从市电供电到市电中断的过程中，在线式UPS内部并没有产生任何转换动作，其对负载供电的转换时间为零。

(4)在线式UPS同后备式UPS相比，具有优良的输出电压瞬变特性。一般在

l00%负载加载或100%负载减载时，它的输出电压变化范围为1%左右，这种变化的持续时间一般为1~3周波。

(5)在线式UPS一般采用20kHz以上的PWM技术，其噪声较小，约为50dB。

(6)在线式UPS的控制电路中，采用输入变压器、输出变压器及光电耦合器

件等将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来，因而电路的可靠性得到了极大的提高。这种UPS的故障率一般都很低[3]。

工作方式

在市电正常时，市电经由突波吸收滤波电路→交流电转换直流电电路→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载，并同时对电池充电；一旦微处理器控制电路侦测到市电中断，则立即由电池放电→直流电转换交流电电路→并转换交流电输出供应负载使用。如果，微处理器控制电路侦测到UPS故障，此时UPS会借由继电器（RELAY）跳至旁路（BYPASS），由市电供应负载电力，并发出声响警告使用者。

优点

又名ON LINE UPS，大部分UPS都具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行UPS的远程控制和智能化管理。