UPS交流不间断电源系统简介

UPS交流不间断电源系统简介

关 勇

福建福清核电有限公司，福建 福清 350318

摘要：UPS交流不间断电源系统为电气设备提供一种在正常和故障情况下电源的不间断供给，从而保证与之相连的关键负载在电压频率方面的稳定性，其广泛应用于能源化工、交通运输、电力、医疗等各行各业。

关键词：UPS；交流；不间断；

1. 概述

UPS交流不间断电源系统为电气设备提供一种在正常和故障情况下电源的不间断供给，从而保证与之相连的关键负载在电压频率方面的稳定性。一般情况下（电网电压正常），整流器会将电网的交流电转化为直流电，输送给整流器和电池。逆变器则再将直流电转化为频率和振幅都相当稳定的交流电，供交流负载使用。整流器和逆变器都受监控单元控制，以保证在任何情况下，即使负荷发生变化时，也能保证精确的电源输出。

如果出现电网故障，则由电池在短时间内临时为逆变器提供电源。机器会报警告知由于电池供电，负载维持时间有限。当电网电压重新恢复时，整流器会自动为逆变器供电并为电池充电，以供再次断电后逆变器需要。若逆变器超负荷或在维护期间不能运作，则由旁路电路为负载供电，期间不会发生任何中断。

2. UPS交流不断电电源系统的组成

UPS交流不断电电源由整流器、逆变器、蓄电池、旁路开关组成，下面将介绍各组成部分的原理与用途。

2.1 整流器

整流器能将交流变为直流，为逆变器及蓄电池提供电源，其性能指标将影响到UPS不间断电源的输入指标。它主要起的作用是将交流电整流为直流电并滤波后供给蓄电池和逆变器。整流器件使用了高频开关和可控硅，可随着外接电源的变化来控制输出幅值，因此在外电突变时可输出幅值稳定的电压。

2.2 逆变器

逆变器将整流器输出的直流逆变后得到波形相对较为稳定的交流电，电压波形有方波、准方波及正弦波等类型，以供给下游交流设备电源。

2.3 旁路开关

旁路开关可提升UPS不间断电源的工作可靠性，能承受负载的过载和短路。在UPS电源供电系统出现过载和短路现象时，可通过旁路开关将电源自动切换到旁路，从而避免电源的逆变器和其它部分因过载或短路而损坏。当转到旁路供电后，是由市电直接给负载供电，有足够的时间断开过载和短路回路的断路器，然后通过旁路开关自动切换至由逆变器继续供电。

2.4 蓄电池

蓄电池可用来储存UPS不间断电源系统的电能，其容量的大小决定了应急供电的时间。在市电电压稳定期间，通过充电器将电能转换为化学能并储存在蓄电池中；在市电异常时，蓄电池中的化学能将转化成电能为逆变器提供电能

3. 特殊情况下机器的反应

3.1 过载

逆变器可以供给负载150％的额定功率30秒，125％的额定功率10分钟。在更严重的过载情况下，输出电流会限制为150％额定电流。如果在输出端的电压降低到了允许的范围，它会自动切换到旁路。如果这时旁路电源无法供电，则逆变器在三秒后断电。

3.2 负载短路

在下一级负载端发生短路，则该负载电源必须在10毫秒内关断以保证其他负载的供电不受中断。如果短路不能消除，UPS系统会立刻切换到以便上一级保险迅速熔断切断短路的负载。在电池供电时发生短路，输出电流会被限制到二倍的额定电流（标准值）。

3.3 电网电源超出允许误差

在正常运行时，逆变器同电网电源同步。当电网电源频率超过±1％时，逆变器会切换到自同步状态。当电网电源恢复正常后控制系统会切换回正常状态。

3.4 单元故障

• 整流器：当整流器出现故障时，系统会切换到电池供电，当电池电压过低后自动切换到旁路状态；

• 逆变器：如果逆变器发生故障，系统会无中断自动切换到旁路状态；

• 电池：电池在平时不工作，电池故障后不会发生任何切换；

• 风扇：发生风扇故障后，逆变器会继续为负载供电直到出现散热器或绕组出现过温，这时会自动切换到旁路模式。

4. 总结

当前，UPS交流不间断电源系统在各个领域中应用都非常广泛，特别是核电行业对重要负荷均采用UPS交流不间断电源系统为其提供高质量电源，以保证重要负荷安全稳定运行。

参考文献

[1] 张聪. UPS不间断电源概述. 电工技术. 2017年07月