《通信信号电源设备维护（含图册）（第2版）》 课件 2.5-02 UPS的工作原理

《通信信号电源》课程项目一：电源屏基础模块认知任务四：UPS认知（二）

——UPS工作原理1.UPS按工作原理可分为：动态式和静态式两种，静态式又可分为后备式和在线式。

一、UPS分类UPS动态式静态式（飞轮式）（蓄电池式）后备式在线式2.UPS按输入、输出方式可分为：单相输入、单相输出方式，三相输入、单相输出方式，三相输入、三相输出方式。UPS单相输入单相输出三相输入单相输出三相输入三相输出3.UPS按容量可分为：小功率UPS，中功率UPS和大功率UPS。UPS小功率UPS（5KVA以下）中功率UPS（5-30KVA）大功率UPS（30KVA以上）在使用电池的时代之前，不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应，这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。二、动态式（飞轮式）UPS1．动态式UPS组成飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机（或汽油机）及发电机等组成

动态式（飞轮式）UPS组成a．在电网供电的情况下，由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转，并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用，发电机转速可以保持均衡，此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。b．当电网断电后，飞轮继续带动发电机的转子旋转，同时启动柴油机带动发电机发电，替代原有电网为负载供电。2．动态式UPS工作原理3．动态式UPS缺点由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力，会产生较大的噪音同时体积也较大，因此被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合，通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。常见的后备式的组成主要有6部分：（1）充电电路（2）逆变器电路（3）交流稳压电路（4）蓄电池组（5）静态开关电路（6）控制电路。

三、后备式UPS1．后备式UPS组成常见后备式UPS

后备式UPS原理框图

市电输出充电电路蓄电池组逆变器转换开关输出变压器控制、检测、显示告警及保护电路UPS输出

a．当市电正常时，UPS工作于市电旁路工作状态，转换开关切换到市电输入端,输入时经转换开关接至由输出变压器构成的交流稳压器稳压后给负载供电。当市电发生变化时，UPS通过改变继电器的接点来改变交流稳压器的输出绕组,从而实现稳定输出电压的功能。逆变器不工作。

b．当市电出现故障时(无市电、市电电压过高或过低),UPS工作在后备状态。当UPS内部的检测控制电路检测到市电故障时，就启动逆变器，并将转换开关切换至逆变器端，由蓄电池经逆变器转换成交流电给负载供电。此时UPS的输出波形为方波，当负载发生变化时，逆变器通过改变输出方波的宽度来实现稳压的功能。2．后备式UPS工作原理3．后备式UPS缺点

后备式UPS

的逆变器在市电正常时处于“冷”状态(不工作)，只有在市电出现故障时，才启动逆变器使其进入“热”状态，同时其转换开关一般为继电器。而继电器的转换开关需要一段动作过程，以使得后备式UES在由市电供电→逆变器供电或由逆变器供电→市电供电的转换过程中有一段转换时间，一般为3~1Oms。

另外，后备式UPS的稳压是通过调节变压器的变比来实现的，所以其输出电压稳定度比在线式UPS低。在线式UPS的组成主要有7部分：（1）输入整流滤波电路（2）功率因数矫正电路（3）蓄电池组（4）充电电路（5）逆变器（6）静态开关电路（7）控制、监测、显示级保护电路电路

四、在线式UPS1．在线式UPS组成常见在线式UPS在线式UPS原理框图a.当市电正常时，输入电压经过整流滤波电路，一路给逆变器提供电压，逆变器输出经过输出变压器和输出滤波电路将SPWM波形变换成隔离的纯正弦波；另一路送入充电器给蓄电池补充能量。该种工作状态时，静态开关切换到逆变器端。UPS由市电经整流滤波器、逆变器及静态开关给负载供电，并且由逆变器来完成稳压和频率跟踪的功能。b.当市电出现故障时(无市电，市电电压过高或过低)，UPS工作在后备状态，静态开关仍然切换在逆变器端，此时UPS由逆变器将蓄电池的直流电压转换成交流电压，通过静态开关输出到负载。2．在线式UPS工作原理c.当市电正常、逆变器出现故障或输出过载时，UPS工作在旁路状态，静态开关切换到电端，由市电直接给负载供电。如果静态开关的转换是由于逆变器故障引起的，UPS就会发出报警信号；如果是由于过载引起，当过载消失后，静态开关重新切换回逆变器端。

控制、监测、显示、告警及保护电路提供逆变、充电、静态开关转换所需的控制信号，并显示各自工作状态，当出现过压、过流、短路、过热时及时告警，同时提供相应保护。比如：当负载发生短路时，保护电路会很快将逆变器关断，使其免受损害，静态开关也不会转换到市电，短路消失后逆变器会重新自行启动，恢复供电。a.市电正常时，在线式UPS工作原理框图

市电（正常）整流器逆变器蓄电池组负载（稳压、稳频状态）浮充充电输出变压器及滤波电路b.市电中断时，在线式UPS工作原理框图

市电（故障）整流器逆变器蓄电池组负载（后备状态）放电输出变压器及滤波电路c.当市电正常、逆变器出现故障或输出过载时，在线式UPS工作原理框图

市电（正常）监测电路整流器逆变器（故障）蓄电池组输出变压器及滤波电路报警（旁路状态）负载3．在线式UPS优点

对于在线式UPS，无论市电是否正常，其输出总是由逆变器来提供的，所以在市电故障的瞬间，UPS的输出不会有任何间断。另外，由于在线式UPS有输