不間斷電源 （UPS） 或不間斷電源是一種連續(xù)電源系統(tǒng)，可在輸入電源或主電源發(fā)生故障時為負載提供自動備用電源。UPS與傳統(tǒng)的輔助/應(yīng)急電源系統(tǒng)或備用發(fā)電機的不同之處在于，它將通過切換到存儲在電池組、超級電容器或飛輪中的能量來提供近乎瞬時的保護，防止輸入電源中斷。大多數(shù)UPS的電池運行時間相對較短（只有幾分鐘），但足以為啟動備用電源或正確關(guān)閉受保護設(shè)備“爭取時間”。幾乎所有UPS還包含集成的電涌保護器，以保護輸出設(shè)備免受電壓尖峰的影響。

一、UPS不間斷電源的應(yīng)用：

UPS 通常用于保護計算機、數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備或其他電氣設(shè)備等硬件，在這些設(shè)備中，意外的電源中斷可能導(dǎo)致受傷、死亡、嚴重的業(yè)務(wù)中斷或數(shù)據(jù)丟失。UPS裝置的尺寸各不相同，從設(shè)計用于保護沒有視頻監(jiān)視器的單臺計算機（額定值約為200伏安）到為整個數(shù)據(jù)中心或建筑物供電的大型裝置。世界上最大的UPS，46兆瓦的電池儲能系統(tǒng)（BESS），位于阿拉斯加費爾班克斯，在停電期間為整個城市和附近的農(nóng)村社區(qū)供電。[1]

二、UPS不間斷電源可解決常見電源問題：

任何UPS的主要作用都是在輸入電源發(fā)生故障時提供短期電源。然而，大多數(shù)UPS單元也能夠在不同程度上糾正常見的市電問題：

1．電壓尖峰或持續(xù)過壓

2．輸入電壓瞬時或持續(xù)降低

3．電壓暫降

4．噪聲，定義為高頻瞬態(tài)或振蕩，通常由附近的設(shè)備注入線路

5．電源頻率不穩(wěn)定

6．諧波失真，定義為偏離線路上預(yù)期的理想正弦波形

7．UPS裝置還可能帶來電能質(zhì)量問題。為了防止這種情況，UPS的選擇不僅要根據(jù)容量，還要要考慮所提供設(shè)備所需的功率質(zhì)量。

三、UPS不間斷電源技術(shù)：

現(xiàn)代UP不間斷電源系統(tǒng)分為三大類：在線式、在線互動式和備用式。

1．在線式UPS采用“雙轉(zhuǎn)換”方法，接受交流輸入，整流為直流以通過可充電電池（或電池組），然后反轉(zhuǎn)回120 V/230 V AC為受保護設(shè)備供電。

2．在線互動式UPS保持逆變器在線，并在斷電時將電池的直流電流路徑從正常充電模式重定向到提供電流。

3．在待機（“離線”）系統(tǒng)中，負載直接由輸入電源供電，備用電源電路僅在市電發(fā)生故障時調(diào)用。

四、不同類別的UPS不間斷電源的特點：

大多數(shù)低于 1 千伏安 （1 kVA） 的 UPS 屬于線路互動或備用類型，通常價格較低。

對于大型功率裝置，有時會使用動態(tài)不間斷電源 （DUPS）。同步電機/交流發(fā)電機通過扼流圈連接到電源上。能量儲存在飛輪中。當主電源發(fā)生故障時，只要飛輪的能量沒有耗盡，渦流調(diào)節(jié)就會保持負載上的功率。DUPS 有時與柴油發(fā)電機組合或集成，柴油發(fā)電機在短暫延遲后打開，形成柴油旋轉(zhuǎn)不間斷電源 （DRUPS）。

1．離線/待機：

離線/備用 UPS：綠線表示電力流動。典型保護時間：5–20 分鐘。擴容：通常不可用。

離線/備用UPS僅提供最基本的功能，提供浪涌保護和備用電池。受保護的設(shè)備通常直接連接到輸入的市電。當輸入電壓低于或高于預(yù)定水平時，UPS 會打開其內(nèi)部 DC-AC 逆變器電路，該電路由內(nèi)部蓄電池供電。然后，UPS 以機械方式將連接的設(shè)備切換到其 DC-AC 逆變器輸出。切換時間可能長達 25 毫秒，具體取決于備用 UPS 檢測丟失的市電電壓所需的時間。UPS 將設(shè)計用于為某些設(shè)備（例如個人計算機）供電，而不會對該設(shè)備造成任何令人反感的下降或掉電。

2．在線互動：

線路互動式UPS：綠線表示電力流動。典型保護時間：5–30 分鐘。容量擴展：數(shù)小時。

在線互動式UPS在操作上與備用UPS相似，但增加了一個多抽頭可變電壓自耦變壓器。這是一種特殊類型的變壓器，可以增加或減少電線的通電線圈，從而增加或減少變壓器的磁場和輸出電壓。這也可以由降壓-升壓變壓器來執(zhí)行，這與自耦變壓器不同，因為前者可以接線以提供電流隔離。

這種類型的UPS能夠承受連續(xù)的欠壓掉電和過壓浪涌，而不會消耗有限的備用電池電量。相反，它通過自動選擇自耦變壓器上的不同電源抽頭來補償。根據(jù)設(shè)計的不同，更換自耦變壓器抽頭可能會導(dǎo)致非常短暫的輸出功率中斷，[6]這可能會導(dǎo)致配備斷電警報的UPS“啁啾”一會兒。

即使在最便宜的UPS中，這也變得很受歡迎，因為它利用了已經(jīng)包含的組件。用于在線路電壓和電池電壓之間進行轉(zhuǎn)換的 50/60 Hz 主變壓器需要提供兩個略有不同的匝數(shù)比：一個用于將電池輸出電壓（通常為 12 V 的倍數(shù)）轉(zhuǎn)換為線路電壓，另一個用于將線路電壓轉(zhuǎn)換為稍高的電池充電電壓（例如 14 V 的倍數(shù)）。兩個電壓之間的差異是因為給電池充電需要增量電壓（為 13 V 電池充電時高達 13–14 V）。此外，由于變壓器的線電壓側(cè)電流較低，因此更容易進行開關(guān)。

為了獲得降壓/升壓功能，只需要兩個獨立的開關(guān)，以便交流輸入可以連接到兩個初級抽頭之一，而負載連接到另一個，從而將主變壓器的初級繞組用作自耦變壓器。電池仍然可以在“降壓”過壓時充電，但在“升壓”欠壓時，變壓器輸出太低而無法為電池充電。

自耦變壓器可以設(shè)計成覆蓋各種不同的輸入電壓，但這需要更多的抽頭，增加了復(fù)雜性，以及UPS的費用。對于120 V電源，自耦變壓器通常僅覆蓋約90 V至140 V的范圍，如果電壓遠高于或低于該范圍，則切換到電池。

在低電壓條件下，UPS 將使用比正常情況更多的電流，因此它可能需要比普通設(shè)備更高的電流電路。例如，要以 120 V 電壓為 1000 W 設(shè)備供電，UPS 將消耗 8.33 A 電流。如果發(fā)生掉電并且電壓降至 100 V，UPS 將消耗 10 A 進行補償。這也反過來工作，因此在過壓條件下，UPS需要更少的電流。

3．在線/雙重轉(zhuǎn)換

在在線式UPS中，電池始終連接到逆變器，因此不需要電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。當發(fā)生功率損耗時，整流器只需從電路中掉出，電池即可保持功率穩(wěn)定且不變。當電源恢復(fù)時，整流器恢復(fù)承載大部分負載并開始為電池充電，但充電電流可能會受到限制，以防止大功率整流器損壞電池。在線式UPS的主要優(yōu)點是它能夠在輸入的市電和敏感的電子設(shè)備之間提供“電氣防火墻”。

在線式UPS非常適合需要電氣隔離的環(huán)境或?qū)β什▌臃浅Ｃ舾械脑O(shè)備。[7]雖然它曾經(jīng)被保留用于10 kW或更高的超大型裝置，但技術(shù)的進步現(xiàn)在允許它作為普通的消費設(shè)備提供，提供500 W或更低的功率。當電力環(huán)境“嘈雜”時，當市電驟降、停電和其他異常頻繁時，當需要保護敏感的IT設(shè)備負載時，或者當需要從延長運行的備用發(fā)電機運行時，可能需要在線UPS。

在線式UPS的基本技術(shù)與備用或在線互動式UPS相同。然而，它的成本通常要高得多，因為它具有更大的電流交流-直流電池充電器/整流器，并且整流器和逆變器設(shè)計為通過改進的冷卻系統(tǒng)連續(xù)運行。它被稱為雙轉(zhuǎn)換UPS，因為整流器直接驅(qū)動逆變器，即使由正常的交流電流供電也是如此。

在線式UPS通常具有靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)（STS），以提高可靠性。