UPS，即不間斷電源(uninterruptible power system)，是一種關鍵的外部設備，旨在提供持續(xù)、穩(wěn)定且無間斷的電力供應。它廣泛應用于為單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)，以及其他電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩(wěn)定的電力。

UPS電源系統(tǒng)包含五個核心組件：主路、旁路、電池等電源輸入電路，負責AC/DC轉換的整流器(REC)，進行DC/AC轉換的逆變器(INV)，以及切換逆變和旁路輸出的電路，再加上蓄能電池。

UPS電源目前已被廣泛應用于多個領域，包括應急照明、鐵路、航運、交通設施、電廠、變電站、核電站、消防安全系統(tǒng)、無線通訊、程控交換機、移動通訊、礦山、航天、工業(yè)制造、國防安全、醫(yī)院醫(yī)療設備，以及計算機業(yè)務終端、網(wǎng)絡服務器等關鍵設備。此外，它還用于數(shù)據(jù)存儲設備、太陽能儲能轉換設備、控制設備及其緊急保護系統(tǒng)，以及個人計算機等設備。UPS電源的工作原理可以簡要概括為：首先，通過整流器將市電輸入的交流電源轉化為穩(wěn)定的直流電源，這部分直流電源既可用于直接供給逆變器，也可進行電池充電。當市電斷開時，UPS會迅速切換至電池供電模式，通過逆變器將電池中的直流電逆變?yōu)闃藴实慕涣麟姡瑥亩_保負載得到綠色、穩(wěn)定且持續(xù)的電力供應。這一過程中，UPS電源有效地消除了輸入電源中可能存在的各種電源問題，保證了電力供應的質量和穩(wěn)定性。

⒈ AC-DC轉換：UPS電源首先通過自耦變壓器降低電網(wǎng)輸入的交流電壓，隨后經過全波整流和濾波，將其轉換為穩(wěn)定的直流電壓。這一步驟為逆變電路提供所需的電源。此外，AC-DC輸入還配備了軟啟動電路，旨在減少開機時對電網(wǎng)的沖擊。

⒉ DC-AC逆變電路：該電路采用大功率IGBT模塊構成全橋逆變結構，具備顯著的功率冗余，確保在輸出動態(tài)范圍內呈現(xiàn)出極低的阻抗，從而實現(xiàn)快速響應。此外，通過采用高頻調制限流技術以及高效的短路保護措施，該逆變器能夠應對供電電壓的瞬變、負載的沖擊以及短路情況，始終保持安全穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

⒊ 控制驅動：作為整機功能控制的核心，控制驅動不僅負責提供檢測、保護、同步功能，還需發(fā)出各種開關和顯示驅動信號。其還承擔著SPWM正弦脈寬調制的控制任務，通過靜態(tài)和動態(tài)雙重電壓反饋的運用，顯著優(yōu)化了逆變器的動態(tài)特性及穩(wěn)定性。

為了充分發(fā)揮離線式UPS的效用并優(yōu)化其所在環(huán)境的電網(wǎng)電能質量，我們研發(fā)了具備有源濾波功能的UPS電源。這本質上是對傳統(tǒng)離線式UPS的改進，旨在實現(xiàn)不間斷供電的同時，還能提供有源濾波功能，且?guī)缀醪辉黾佑布杀?。該系統(tǒng)能依據(jù)電網(wǎng)的實際狀況，在APF模式和UPS模式之間靈活切換。

UPS，即不間斷電源設備，是一種能夠持續(xù)供應高品質電源、有效保護精密儀器的電源設備。其全名為Uninterruptible Power System，不僅具備穩(wěn)定電壓的功能，還類似于穩(wěn)壓器。從應用原理上講，UPS以逆變器為核心元件，通過儲能裝置實現(xiàn)穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出。它主要由整流器、蓄電池、逆變器和靜態(tài)開關等幾部分組成。

整流器作為UPS的關鍵組件，負責將交流電(AC)高效轉化為直流電(DC)，并經濾波后供給負載或逆變器。同時，它還為蓄電池提供充電電壓，發(fā)揮充電器的作用。蓄電池則負責儲存電能，其容量決定了UPS的放電時間。在市電正常時，蓄電池將電能轉化為化學能儲存;市電故障時，則將化學能轉化為電能供逆變器或負載使用。

逆變器是UPS中的另一核心部件，它將直流電(DC)高效轉化為交流電(AC)，由逆變橋、控制邏輯和濾波電路共同組成。而靜態(tài)開關，又稱靜止開關，是一種無觸點開關，通過兩個可控硅(SCR)反向并聯(lián)實現(xiàn)交流開關功能。它由邏輯控制器控制閉合和斷開，分為轉換型和并機型兩種，分別用于兩路電源供電系統(tǒng)和并聯(lián)逆變器與市電或多臺逆變器的場景。

此外，電氣變換也是UPS中的重要環(huán)節(jié)。它涉及將交流電轉化為直流電的整流變換，確保電源的穩(wěn)定性和兼容性。

互動式UPS具有逆變器與充電器合二為一的設計，這種創(chuàng)新結構使得其能夠實現(xiàn)分段穩(wěn)壓的功能。在市電正常時，它通過市電直接供電，簡單高效;而當市電出現(xiàn)故障時，UPS能迅速切換至電池供電模式，確保電力供應的穩(wěn)定性。雖然其切換時間相對較長，但電力轉換效率卻相對較高，非常適合那些對電力需求高且希望節(jié)約成本的用戶。

在正常情況下，互動式UPS的逆變電路始終保持工作狀態(tài)。一旦主路市電出現(xiàn)故障或異常，系統(tǒng)會迅速且自動地進行無間斷切換，轉入電池逆變工作模式。此時，電池將逆變出符合用戶需求的三相四線交流電源，以保障負載的持續(xù)供電。而一旦市電恢復正常，系統(tǒng)同樣會實現(xiàn)自動無間斷地恢復至正常工作模式，確保電力供應的穩(wěn)定與高效。

靜態(tài)旁路工作模式旁路工作模式分為兩種：一種能自動恢復至正常工作狀態(tài)，另一種則需人工介入才能切換回正常工作模式。在逆變器過載、延時時間結束，或逆變器遭受大負載沖擊等特定情境下，系統(tǒng)會自動且無間斷地切換至靜態(tài)旁路電源，以確保負載的持續(xù)供電。一旦UPS恢復正常，系統(tǒng)亦會相應地自動恢復至正常的供電模式。

然而，在某些情況下，例如用戶關機、主路市電掉電(或出現(xiàn)異常)且電池儲能耗盡，或發(fā)生嚴重故障等，逆變器將關閉，系統(tǒng)將停留在旁路工作模式。此時，若要恢復到正常工作模式，用戶需要重新啟動設備。

當需要對UPS電源及電池等進行全面檢修，或設備出現(xiàn)故障需要進行維修時，可以通過操作維護開關Q3BP，將負載轉向維修旁路進行直接供電。這種模式允許在不斷電的情況下對UPS進行維護。在維修過程中，需要斷開UPS內部的主路、旁路輸入電源以及電池輸入和輸出開關，以確保UPS內部處于無電狀態(tài)，同時負載仍能維持供電。

此外，我們還有專為UPS電源設計的濾波器，旨在解決其諧波問題。該濾波器能有效濾除UPS電源產生的諧波，將諧波電流畸變率降低至5%~10%。同時，它還能提升系統(tǒng)的可靠性，減輕重負荷時的負荷率，減小視在電流，抑制諧波畸變，降低暫態(tài)過電壓，以及減小電壓電流的變化率，從而確保用電的穩(wěn)定性。此外，UPS電源專用濾波器還有助于節(jié)能。它不僅能提高功率因數(shù)，減少視在電流，還能顯著降低高次諧波畸變，從而減少高次諧波的損耗。UPS不間斷電源在市電斷電后，能夠繼續(xù)提供電能，確保用電設備的不間斷運行。這一功能主要依賴于其內部的蓄電池。當市電異?；驍嚯姇r，蓄電池通過逆變器將化學能高效轉化為交流電能，為負載提供穩(wěn)定電源，從而保障用電設備的持續(xù)運行，不受停電影響。

總的來說，UPS系統(tǒng)旨在確保不間斷供電，并具備三大核心功能：穩(wěn)壓、濾波以及不間斷供電。在市電正常供應時，它發(fā)揮穩(wěn)壓器和濾波器的作用，有效消除或降低市電的干擾，從而確保設備穩(wěn)定運行。而當市電中斷時，UPS能夠迅速將直流供電轉化為優(yōu)質的交流電，為負載提供持續(xù)電力。這種市電供電到電池供電的切換過程通常是零時間，確保負載設備在無感知的情況下保持運行，真正實現(xiàn)了不間斷供電。