UPS原理与供电方式简析

周 桥

（作者单位：新疆广电局节传中心694台）

UPS原理与供电方式简析

周 桥

（作者单位：新疆广电局节传中心694台）

介绍UPS原理和基本组成，并对其供电方式进行简析。

逆变器；静态开关；旁路开关

UPS，即不间断电源，是以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的储能设备，它提供两路电源之间无间断的相互切换。本文对UPS原理、组成和供电方式进行简单阐述。

1 UPS的基本工作原理

在外电中断时，通过逆变器可以转换出蓄电池的直流电能，以及同等频率等市电电压中的电流。然后传输到负载电路中，实现电力的正常供给。市电在正常运营时，通过UPS实现了蓄电池的充电。另外，可以过滤市电电压，再利用功率补偿的方法，给负载提供高效电能。

2 UPS的基本组成

UPS是包括多个元件。其中，主要的元件为逆变器，该设备主要起到稳定电压、保护电压设备的作用。除此之外，还包括（蓄电池、整流器和静态开关）等结构。

3 UPS的基本分类

UPS是一个有多重保护组成的不间断电源，整体分为四大模块：UPS主机、旁路、逆变及配线箱。在正常的情况下主机处于工作状态，旁路工作在待机状态。

UPS从工作原理上可分为后备式和在线式两种。

二者的区别是：当市电处于稳定状态时，后备UPS起到稳压的作用。此时，逆变器在等待状态，停止工作。一旦市电出现故障后，后被UPS就会切换到逆变。这时，电池电能在逆变器的作用下，把电池中的电能转换为交流电，然后上传到负载中，实现正常供电。一般而言，在以上过程中，需要一个转换的时间，通常不到10 ms。与后备式UPS不同，在线式UPS运行后，逆变器持续工作。所以，如果市电出现故障后，由于没有转换时间，从而导致0中断。因此，在广播电视领域当中，建议避免使用后备式UPS。

4 供电方式

4.1 主机—从机热备份UPS供电

该布置方式具有很大的灵活性。表现为：主机带负荷，备机空载。这样，备机能够进入到主机的输入端口当中。同时，不要求使用相同品牌的USP，也不需要增加额外辅助电路。所以，采用该供电方式，显然降低了成本。然而，由于供电的UPS在老化程度方面存在差异性，导致备机电池处于浮充状态。久而久之，就会减少电池的使用寿命。此外，该结构容易引发各种单点故障。一旦主UPS发生故障后，另外一台就要接替全部的负载。也就是说，在小于8 ms时，另一台要持续增加供电，使其上升到100%。这种方法导致备用UPS长期处于空载状态。久而久之，就会降低蓄电池的寿命，以及容量。因此，具有很大的缺陷。另外，设备UPS的负载承载力过于活跃，难以扩容。可以看出，当UPS出现故障后，因为无法在短时间内了解具体的位置。在这种情况下，如果启动备用设备，就会使系统停止运作。建议广电的重要播出机房配备的UPS不宜采用这种供电方式。

4.2 直接并机冗余UPS供电方式

针对上一种供电方法的缺陷，必须提出积极应对的措施。当前，UPS技术取得了快速发展，针对同等输出功率的UPS，可以利用并联的方式将其连接在一起。这样就形成了一个冗余的供电系统。N+ 1型冗余的并机原理是：每个电源在运作的过程中，必须具有相同的电流、频率。该供电方式具有强大的瞬间过电能力。当UPS的数量比较多时，也能进行均匀供电。假设其中的一台遇到故障，就会将这台设备自动脱机。此时，其他的IPS依然正常供电，不影响系统的正常运行。所以，直接并冗余UPS供电方式具有更大的优势，保证了设备的安全、稳定运行。然而，这种供电方式由于环流缺陷，导致无功损耗上升，降低了系统的可靠性。在应对该问题时，往往还需要增加额外辅助电路。在这种情况下，就会使成本加大。目前，在广电行业中这种供电方式使用较为普遍。

4.3 双总线冗余供电方式

该供电方式是在N+1的供电形式上产生的。相比而言，这种供电方式更安全、可靠。双总线冗余供电方式，要求总线的每条分线上有相同的UPS。这样，当UPS出现故障后，就可以解决单点瓶颈的问题，从而提高电源输出系统的错容功能。此外，双总线冗余供电方式实现了在线维护、升级、扩容，使总线的利用率更高。但这种供电方式成本也比较高。但双总线冗余供电方式相当于搭建了两套供电方式的回路，需要增加2倍以上的成本。

5 结语

现广播电视行业设备都配备UPS，一个高质量、不间断的电源作保障尤为重要。只有正确了解和掌握UPS知识，才能科学合理地选择和应用好UPS电源，使其在广播电视领域发挥应有的作用。

[1]杨旭,裴云庆,王兆安.开关电源技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.

[2]张恩怀.开关电源的发展概况[J].电力电子技术,1996(2).