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摘 要本文重点介绍了UPS的组成及工作原理，并结合实际工作探讨了UPS的维护。
关键词UPS；组成；原理；维护
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0105-01
不间断电源（UPS）是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。它不仅在输入电源中断时可立即供应电力，在电源输入正常时，也可对品质不良的电源进行稳压、稳频、滤除噪声、净化电源、避免高频干扰等以提供使用者稳定纯净的电源。不间断电源（UPS）在现实生产中有着广泛的应用。医院.、车站、机场及大型生产企业的稳定有序运行，都需要UPS设备的大力支持。
1UPS的基本组成
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，稳压稳频的电源保护设备，主要由整流器、蓄电池、逆变器、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：①将交流电（AC）变成直流电（DC），经过滤波后供给负载，或供给逆变器；②给蓄电池提供充电电压。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。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。
2UPS电源的工作原理
1）AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。2）DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。3）控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。4）电源工作过程：当市电正常380VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220VAC交流电压，同时市电对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即可恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。
3UPS的维护
3.1主机的维护
1）保持UPS主机工作环境清洁卫生，防止灰尘进入机箱造成局部电路过热，损坏元器件。并定期检查散热风扇。2）在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器。3）在每次开机前，要首先确认UPS接线正确，检查输入市电接线的极性。这样做一是为了操作人员人身安全，二是为了避免人为损坏UPS的情况发生。4）UPS在功率选配上要有适当的余量，不能超载，负载总容量不能大于UPS的额定功率。如为800W的负载选配UPS电源，其功率应选购1000W以上的。5）避免频繁的开关机，最好长时间处于开机状态。6）UPS应工作在干燥、通风、清洁的环境中，避免热源，阳光
直射。
3.2蓄电池的维护
在使用UPS时，我们应重视对蓄电池的使用及维护，因为蓄电池可以说是UPS的心脏。蓄电池的价格可以占到整个UPS价格的三分之一到二分之一。大型的UPS，其电池组的价格比其他部件甚至可以高出好几倍。如果使用不当，将导致蓄电池损坏，就只能更换新的电池，造成不必要的损失。
1）蓄电池对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃~25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1 %，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短。2）电池不宜放电至低于预定的终止电压，否则将导致过放电，而反复的过放电则会导致容量难以恢复，为达到最好的工作效率和最长的使用寿命，放电应在0.05~3C之间。3）要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短。4）在电池连接过程中，要戴好防护手套，使用扭矩手板等金属工具时，应将金属工具进行绝缘包装，以防触电；绝对避免将金属工具同时接触到电池的正、负端子，造成电池短路。由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障。5）由于不经常停电，应每隔一个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命。6）注意防雷击。一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。7）不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。8）要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。一旦发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。
3.3避免人为操作失误性故障
在日常工作中，由于维护人员的疏忽未及时发现故障隐患，或发现了却未及时采取相应措施而导致的UPS故障也非常常见。UPS运行时应按时对电池进行维护，发现有容量明显降低的电池，应立即更换。因为电池的损坏过程有的是逐渐积累造成的，也有的是瞬间发生的。在对蓄电池的维护中就曾遇到过此类情况，做月维护时个别电池虽然浮充电压稍低，但还未到完全不能使用的程度，而在当月市电停电后，有一组电池却完全不能放电。所以，一旦发现电池有故障时，要及时进行更换，以免酿成事故。
综上所述，对UPS的维护应制定并严格遵循一套科学有效的方法，才可能避免各种故障，使UPS的故障率降低到最小程度，真正做到不间断地为设备提供安全、可靠的洁净电源。
参考文献
[1]王其英,何春华.UPS供电系统综合解决方案.
[2]王其英,刘秀荣.新型不停电电源(UPS)的管理使用与维护.
[3]张乃国.UPS供电系统应用手册.
[4]山特电子公司.山特UPS使用手册.
关键词UPS；组成；原理；维护
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)091-0105-01
不间断电源（UPS）是一种含有储能装置，以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源。它不仅在输入电源中断时可立即供应电力，在电源输入正常时，也可对品质不良的电源进行稳压、稳频、滤除噪声、净化电源、避免高频干扰等以提供使用者稳定纯净的电源。不间断电源（UPS）在现实生产中有着广泛的应用。医院.、车站、机场及大型生产企业的稳定有序运行，都需要UPS设备的大力支持。
1UPS的基本组成
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，稳压稳频的电源保护设备，主要由整流器、蓄电池、逆变器、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：①将交流电（AC）变成直流电（DC），经过滤波后供给负载，或供给逆变器；②给蓄电池提供充电电压。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。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。
2UPS电源的工作原理
1）AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。2）DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。3）控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈。极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。4）电源工作过程：当市电正常380VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220VAC交流电压，同时市电对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即可恢复工作。为使不间断电源充分工作，避免在过载或欠载下运行，电源在开机前，首先计算负载容量。
3UPS的维护
3.1主机的维护
1）保持UPS主机工作环境清洁卫生，防止灰尘进入机箱造成局部电路过热，损坏元器件。并定期检查散热风扇。2）在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器。3）在每次开机前，要首先确认UPS接线正确，检查输入市电接线的极性。这样做一是为了操作人员人身安全，二是为了避免人为损坏UPS的情况发生。4）UPS在功率选配上要有适当的余量，不能超载，负载总容量不能大于UPS的额定功率。如为800W的负载选配UPS电源，其功率应选购1000W以上的。5）避免频繁的开关机，最好长时间处于开机状态。6）UPS应工作在干燥、通风、清洁的环境中，避免热源，阳光
直射。
3.2蓄电池的维护
在使用UPS时，我们应重视对蓄电池的使用及维护，因为蓄电池可以说是UPS的心脏。蓄电池的价格可以占到整个UPS价格的三分之一到二分之一。大型的UPS，其电池组的价格比其他部件甚至可以高出好几倍。如果使用不当，将导致蓄电池损坏，就只能更换新的电池，造成不必要的损失。
1）蓄电池对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃~25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1 %，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短。2）电池不宜放电至低于预定的终止电压，否则将导致过放电，而反复的过放电则会导致容量难以恢复，为达到最好的工作效率和最长的使用寿命，放电应在0.05~3C之间。3）要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短。4）在电池连接过程中，要戴好防护手套，使用扭矩手板等金属工具时，应将金属工具进行绝缘包装，以防触电；绝对避免将金属工具同时接触到电池的正、负端子，造成电池短路。由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障。5）由于不经常停电，应每隔一个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命。6）注意防雷击。一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。7）不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。8）要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。一旦发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。
3.3避免人为操作失误性故障
在日常工作中，由于维护人员的疏忽未及时发现故障隐患，或发现了却未及时采取相应措施而导致的UPS故障也非常常见。UPS运行时应按时对电池进行维护，发现有容量明显降低的电池，应立即更换。因为电池的损坏过程有的是逐渐积累造成的，也有的是瞬间发生的。在对蓄电池的维护中就曾遇到过此类情况，做月维护时个别电池虽然浮充电压稍低，但还未到完全不能使用的程度，而在当月市电停电后，有一组电池却完全不能放电。所以，一旦发现电池有故障时，要及时进行更换，以免酿成事故。
综上所述，对UPS的维护应制定并严格遵循一套科学有效的方法，才可能避免各种故障，使UPS的故障率降低到最小程度，真正做到不间断地为设备提供安全、可靠的洁净电源。
参考文献
[1]王其英,何春华.UPS供电系统综合解决方案.
[2]王其英,刘秀荣.新型不停电电源(UPS)的管理使用与维护.
[3]张乃国.UPS供电系统应用手册.
[4]山特电子公司.山特UPS使用手册.