UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。对于整个系统而言，各功能电路的工作电源的重要性是不言而喻的，因为一旦工作电源出现故障，整个装置就陷入瘫痪状态，正常工作就无从谈起，因此工作电源必须可靠、精确。

一、引言

UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源系统，是一种含有储能装置（通常为蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。主要应用于要求设备24小时供电的场合，如通讯设备、计算机网络系统或其它电力电子设备等。当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内储能装置的电能，通过逆变转换的方式向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

二、UPS系统介绍及过程分析

图1是个非常典型的UPS在地铁中的应用，从上图中可以明显看到，该系统包含配电柜、UPS电源和外置维护开关，终端负载为各机电系统，如信号系统、通信系统、综合监控系统、自动售检票系统、自动列车监控系统等子系统。配电柜的作用是对用电设备进行配电和控制，在电路出现过载、短路和漏电时，配电柜还可以进行断电保护；外置维护开关主要是在维护检测过程中闭合，旁路掉UPS的电路，使电能从外置维护开关的电路上通过，实现了在保证后端负载能够得到正常供电的情况下不影响对设备的维护；在市电异常，配电柜断电的情况下，UPS电源通过储能装置给后端的设备供电。　　UPS的内部结构如图2，主要由五部分组成：电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器，进行DC/AC变换的逆变器，输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流能量的功能外，对整流器来说就像接了一只大容量电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。

下面结合UPS的内部结构，分析市电供电和断电两种状态下UPS的工作过程：

1、市电正常时，交流电通过主电输入端口，交流电输入经整流滤波变换成直流后，再通过SPWM逆变器逆变，然后交流电供给输出，最后通过逆变静态开关切换到用户负载，形成整个供电的通路。在UPS系统中，之所以在市电供电的情况下还需经过整流、逆变等电路，而不是直接由市电给后端的用户负载供电，其目的是提高供电、用电的质量。同时，通过整流后的直流也给予电池组充电，详细过程见图3，工作路线见图中的标示。

2、当市电异常（断电）时，主电输入端口已经没有电能输入，而是由电池输入，通过SPWM逆变器逆变出交流电供给输出，通过逆变静态开关切换到输出给用户负载，完成整个供电的通路。详细过程见图4，工作路线见图中的标示。

初的UPS输出逆变器都是带有输出变压器的。应该说，采用输出变压器是UPS逆变器输出电路形式所决定的，而变压器的存在却是弊大于利。逆变器电路技术演变过程的一个显着的表现形式是：是否必须用变压器，如何配置变压器，是否可能去掉变压器。

图1是20世纪70年代生产的第一代三相UPS的典型电路结构形式.

图1所示的UPS包括一个由降压式自耦变压器绕组供电的二极管全波整流器和一个与整流器相并联的、由自耦变压器的辅助二次侧绕组供电的可控硅电池充电器。当电网停电时静态开关可将电池组连接到直流母线上供电。

逆变器由4个三相逆变器以全波方式运行（按照基波频率进行换向），每一个三相逆变器都与变压器的一次侧绕组相连接（三角形连接），再把这些二次侧绕组开放式变压器（Open Phase Transbers）的二次侧以一定方式进行连接，以获得合成的输出电压。这4个变压器被分为两组，每一组都包含一个星形和一个Z形（曲折星形）的二次侧绕组，这两个二次侧绕组之间具有30°相位差。这一特殊的连接可消除n=6k±1（k为奇数）次的电压谐波，这等效于12脉冲整流器中的两个移相式绕组在变压器一次侧中可抵消5、7次谐波。对于在变压器一次侧绕组中每相可能出现的3次和3n次电流谐波，由一次侧绕组的三角形接线方式来抵消。因此，输出端首先需要滤除的谐波为第11次谐波。输出电压的调整是通过移动两组变压器之间的相位（0<φ<180°）来完成的。由于首先需要滤除的是第11次谐波，所以输出滤波器的尺寸较小，这使得逆变器对负载变化的动态响应特性加快。

以可控硅（晶闸管）为基本功率器件的电路存在着换相安全和功率损耗的问题，为减少电路的能量损失和改善控制功能，下一代系统开始使用一种新的脉冲电路，每个晶闸管都有其相应的灭弧电路。整个设备仅需两个变压器，如图2所示。为消除n=6k±1（k为奇数）次的谐波，只需要一组相位相差30°的逆变器，而这30°的相移是预先设置好的，并在每台变压器一次侧以“脉冲宽度调节”的方式（PWM）来实现对电压的调整。为达到预期的输出电压，可以将上述换向电路应用于每周期6次固定换向的基本脉宽调制电路（PWM）。

变压器的数量从4个减少到2个，但为了能进一步减少变压器的数量，就不得不提高逆变电路的性能，以便通过优化PWM就能达到目的，而无需再使用两组变压器的耦合方式。以前使用两组移相30°的变压器是为了减小低次谐波（5、7次），因为他们的幅值较大，要滤除他们比较困难。只用一个变压器的UPS如图3所示。电路中，变压器的二次侧绕组为曲折星形连接，每个逆变器以基波的7倍频率来斩波直流电压。这种斩波方式称为固定频率斩波，在设计时以尽可能减小输出电压的失真度以及减小滤波器的尺寸为目标。输出电压的调整是通过移动两组逆变器桥之间的相位进行的。

自20世纪80年代起，UPS逆变器开始只含有一个变压器。同时，随着功率半导体器件的革新，双极型功率晶体管以及电子控制级的IGBT等功率半导体器件的出现，逆变电路中的可控硅器件被取代（见图4和图5），但UPS带输出变压器的这种情况仍在继续且一直持续到二十一世纪伊始，其间虽然在1995年出现了无变压器的逆变器结构，然而此类产品仅适用于功率小于等于30kVA的UPS。造成这一情形的主要原因是功率半导体器件换向时的损耗较大，而较高的耐压要求又使得人们很难在不用变压器的条件下成功地制作出大容量的逆变器。

APC的解决方案配备了自动检测断路器大小、PDU电路位置和分支电流监控功能，为用户带来更多实用的好处。这些功能与英飞解决方案的容量和变化管理模块兼容，更好地实现自动分支电流设置、调整和平衡功能。

图4的逆变器采用IGBT器件，变压器二次侧绕组采用星形连接。每个一次侧绕组都连接到两个逆变器支路的中点，组成实际上是三个单相全控制的逆变器桥。因此，在二次侧绕组上得到的电压是独立进行调节的，这可有效地确保输出电压的良好平衡，而不管三相负载电流是否处于平衡状态。使用桥式组件的连接方式可使每个支路的变换频率相对于标称变换频率减小1/2，这样每个支路都只在正弦波的1/2个周期内工作。

图5只有一个逆变器（三相全桥），此变压器的耦合方式采用一次侧三角形/二次侧曲折星形连接。这种连接方式可实现两个额外的功能。首先，它可以实时（即刻、瞬间）地调节每相的输出电压，而各相输出电压都与逆变器的逆变支路相对应。此外，变压器二次侧的Z形连接所吸收的负载3n次谐波电流传送到变压器的一次侧绕组，使这些谐波电流只在一次侧绕组内流动，这样，可降低IGBT的换向电流，从而减少了换向损耗。

以上所述就是逆变器中的变压器是如何逐步发展演变的过程。

UPS，即不间断电源，是将蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电地系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断地电力供应。

尽管中国持续实行并不断加强和改善宏观调控财政政策和稳健地货币政策，继续加强发展战略性新兴产业，但整体经济发展也受到了较大影响。2014年，国内UPS市场整体增长态势与2013年相比，进一步趋缓。通信、金融、制造行业仍然是UPS地主要应用行业。其中，数据中心、交通行业、能源、医疗等行业地UPS应用得到不断突破。

未来UPS电源良好地市场前景，业内专家对我国产业提出以下发展建议：

1、企业加大研发和技术投入，争取达到国际先进水平。不间断电源是网络、信息建设可靠运行地电源保障，是信息化和国防安全地一个重要设备，因此，本土品牌地不间断电源厂家必须加大技术和研发投入，提升综合实力，制造高质量地不间断电源产品，保障我国经济建设地顺利进行。并且在有条件地情况下，争取出口，获得国际市场份额。

2、国家对电力电子、不间断电源产业重点支持。2006年中国科技研发投入达到历史最高地2943亿元，占国内生产总值地1.41%。尽管这一数字显示出中国政府和企业在推动自主创新方面地努力，但迅速攀升地投入难以掩盖中国科技自主创新能力仍然不足地现实。基于不间断电源高技术地特性以及对国家工业自动化建设和国防安全地重要性，国家应该加大对电力电子行业、不间断电源等行业地支持力度，促进我国电力电子行业地稳步发展。

• • UPS电源有哪些比较有名的品牌呢？让我们看看时间常用的ups电源品牌：

    

    1.Santak山特

    山特电子（深圳）有限公司，UPS不间断电源十大品牌，广东省名牌，国家重点新产品，深圳市高新技术企业，全球著名动力管理公司EATON旗下，较早进入中国市场的知名UPS厂商之一。

    2.APC

    施耐德电气（中国）有限公司，APC，UPS不间断电源十大品牌，服务器机柜十大品牌，创立于1981年美国，全球行业领先品牌，网络关键物理基础设施（NCPI）全线产品提供商，全球较大的UPS供应商之一。

    3.Emerson艾默生

    艾默生电气（中国）投资有限公司，UPS不间断电源十大品牌，始于1890年美国，世界500强企业，全球技术解决方案的强势集团公司，技术与工程领域的全球领袖，全美最受赞赏企业之一。

    4.EATON伊顿

    伊顿（中国）投资有限公司，十大UPS不间断电源品牌，创立于1911年美国，美国财富500强，全球领先的多元化工业产品制造商，电气控制、电力分配、不间断电源和工业自动化产品和服务的全球知名企业。

    5.科华KELONG

    厦门科华恒盛股份有限公司，UPS不间断电源十大品牌，福建省著名商标，福建名牌，上市公司，高新技术企业，中国本土较大的高端UPS制造商和提供商之一，以研究电力电子技术为核心，致力于打造生态型能源互联网企业。

    6.科士达KSTAR

    深圳科士达科技股份有限公司，UPS不间断电源十大品牌，高新技术企业，中国大陆本土规模较大的UPS研发生产企业之一，机房一体化系统集成制造商，中国领先的新能源电力转换技术创新厂商。

    7.易事特EAST

    易事特集团（股票代码：300376）创立于1989年，是国家火炬计划重点高新技术企业、能源网系统集成解决方案优秀上市公司，历经20多年的艰苦创业和睿智经营，致力于IDC数据中心（含UPS）、光伏发电站（含逆变器）和智能微网（含电力轨道交通、新能源车运营及充电桩）等产业，现已发展成为行业领域的龙头企业，拥有全资或控股子公司近50家，在全球设立268个客户中心，产业覆盖全球100多个国家和地区。

    8.台达DELTA

    台达电子工业股份有限公司在交换式电源供应器产品为世界第一的领导厂商，并且在多项产品领域亦居世界级的领导地位，其中包括提供电源管理的整体解决方案、视讯显示器、工业自动化、网络通讯产品、与可再生能源相关产品。台达集团于1971年创立，营运据点与制造工厂遍布台湾、泰国、中国、墨西哥以及欧洲。做为全球电力电子产业的领导者，台达集团致力于实践环境保护的承诺，已在多年前实施绿色无铅制程、回收再利用措施与废弃物管理计划。台达集团的经营使命是「环保 节能 爱地球」。

    9.志成冠军CHESHING

    广东志成冠军集团有限公司（简称志成冠军）位于毗邻深圳特区的东莞市塘厦镇，是一家集科、工、贸、投资于一体的民营高科技企业，始创于1992年8月，注册资金1亿元人民币，占地27万平方米，自有资产逾6.5亿元。

    10.SOCOMEC索克曼

    溯高美索克曼电气（上海）有限公司，十大UPS不间断电源品牌，始于1922年法国，全球领先的电源设备集团之一，全欧洲UPS销量较大的销售厂商之一，专业致力于电力电子产品的研发与生产的集团企业。

    • 本公司经销直流屏用蓄电池，ups蓄电池供应商，专业提供德国阳光蓄电池Sonnenschiesh(德国阳光胶体系列）、日本松下蓄电池（Panasonic）、西恩迪-大力神蓄电池、艾博特蓄电池、冠军蓄电池、梅兰日兰蓄电池、索润森蓄电池、友联蓄电池、理士蓄电池、科士达蓄电池、太阳神蓄电池、汤浅蓄电池、圣阳蓄电池、美国GNB蓄电池（美国原装进口）、BB蓄电池、CSB蓄电池、美国山特蓄电池、美国博尔特蓄电池、OTO蓄电池等高质量的ups电池及ups电源、山特ups电源、山顿ups电源、艾默生ups电源、梅兰日兰ups电源、科士达ups电源、apc ups电源，台达ups电源，雷诺士ups电源，美国山特ups电源等。我公司长期以来一贯坚持"一流产品，一流工程、一流服务，一流信誉、一流企业"的发展理念，凭所代理产品的卓越品质、所设计施工项目的优秀质量和对用户真诚周到的服务，深受广大用户赞誉。公司将一如既往地把国际名牌产品介绍推荐给广大用户，把更完美的工程奉献给广大用户，为广大用户提供更全面，更专业，更优质的服务。

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