科士達(dá)ups不間斷電源按輸出波形可分為方波輸出和正弦波輸出兩大類。按其操作方式可分為后備式和在線式。
其中后備式ups電源，在市電正常供電時，由市電直接向負(fù)載提供電源。當(dāng)市電供電中斷，蓄電池才對逆變器供電，并由ups的逆變器對負(fù)載提供交流電源。即ups電源的逆變器總是處于對負(fù)載提供后備供電狀態(tài)。
而對在線式的ups電源來說，它平時是由交流電→整流→逆變器方式對負(fù)載提供交流電源，一旦市電中斷時，ups不間斷電源改由蓄電池→逆變器方式對負(fù)載提供電源。只有當(dāng)蓄電池放電至終了電壓時，由控制電路發(fā)出信號去控制自動切換開關(guān)，轉(zhuǎn)換成由另一路交流旁路的市電供電。市電恢復(fù)供電后，ups又重新切換到由逆變器對負(fù)載提供電源。
因此，在線式ups電源，在正常情況下，總是由ups電源的逆變器對負(fù)載供電，這就避免了所有由市電電網(wǎng)帶來的任何電源波動及干擾對負(fù)載供電所產(chǎn)生的影響。顯然，它的供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式ups電源。在線式可以實現(xiàn)對負(fù)載的穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電。然而，后備式ups不間斷電源由于運行效率高，噪音低，價格相對便宜。不間斷電源UPS能夠在市電斷電后實現(xiàn)不間斷地向計算機供電，因為斷電后計算機靠儲存在濾波電容中的能量來維持電流，一般僅能持續(xù)半個周期(10ms)左右。UPS能夠在10ms之內(nèi)將蓄電池內(nèi)的直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔苤匦孪蛴嬎銠C供電，這樣就實現(xiàn)了對計算機不間斷供電，可避免存儲器中的數(shù)據(jù)丟失。
一、UPS的基本結(jié)構(gòu)與原理
圖12-6為UPS電源系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖。它是由一套交流+直流充電+交直流逆變裝置構(gòu)成。UPS中的蓄電池在市電正常供電時處于充電狀態(tài)。一旦市電中斷，蓄電池立即將儲存的直流電輸出給逆變器逆變成交流電供給計算機設(shè)備，保持對計算機設(shè)備供電的連續(xù)性。一般情況下，中小功率后備式UPS靠蓄電池維持供電的時間在10～30min左右。
1．交流濾波調(diào)壓回路
交流濾波回路主要是對輸入的交流電進(jìn)行濾波凈化，去掉電網(wǎng)中的干擾成分。并在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)壓。
2．整流充電回路
整流充電回路是將交流整流成直流，經(jīng)充電電路給蓄電池充電，并向內(nèi)部提供所需的直流電。
3．蓄電池組電路
在中小型UPS中廣泛應(yīng)用的是M型密封電池，這是一種密封免維護電池。一般每節(jié)電池的額定電壓可為2V、4V、6V或12V，它們經(jīng)串并聯(lián)組成電池組在UPS中使用。
蓄電池的規(guī)格容量用安時(Ah)表示，如12V，6Ah／20hR。它表明該電池的輸出電壓為12V，其標(biāo)稱容量為6Ah。這一指標(biāo)是指把該電池以20h速率的條件下進(jìn)行放電（放電電流為6/20=0.3A），一直放電到電池輸出的終了電壓為10.5V時，所測量到的總安培小時數(shù)。
蓄電池是UPS的重要組成部分，蓄電池性能和質(zhì)量的好壞直接影響到UPS電源整機的質(zhì)量，它的成本占整機成本的1／3以上。
4．脈寬調(diào)制型(PWM)逆變器及控制電路
在UPS中普遍地采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PWM)來實現(xiàn)直流轉(zhuǎn)變成交流，實現(xiàn)直流轉(zhuǎn)變成交流的電路稱為逆變器。逆變器及其控制電路是UPS的核心電路。
對于后備式UPS來說，當(dāng)市電電壓低于170V時，此時其內(nèi)部的交流穩(wěn)壓電路無法維持正常的220V輸出，逆變器啟動工作，將蓄電池中儲存的直流電轉(zhuǎn)變成交流電。輸出波形一般為方波，也有一些UPS輸出波形為正弦波。而當(dāng)市電回升到180V以上時，逆變器停止工作，回到市電供電狀態(tài)(穩(wěn)壓輸出為220V)。
對于在線式UPS來說，逆變器始終處于逆變工作狀態(tài)。市電供電時，不斷地將交流電整流成直流后再逆變成交流輸出(輸出波形為正弦波)。當(dāng)市電下降到170V以下時，逆變器將蓄電池儲存的直流電逆變成交流電輸出。市電上升到180V時，又恢復(fù)到市電供電狀態(tài)。
5．檢測報警保護電路
為了確保UPS安全可靠的工作，UPS必須設(shè)有完善的檢測報警保護電路。一般UPS均設(shè)有過流、過壓、空載保護，電池電壓過低、電池極性和交流極性檢測電路，指示燈和喇叭報警電路。
6．智能監(jiān)控及通訊電路
新型的智能UPS具有與計算機通訊和自動監(jiān)控功能，UPS監(jiān)控軟件通過接口通訊線路隨時監(jiān)控UPS及供電線路的運行情況，記載并提示掉電情況，自動處理掉電時的數(shù)據(jù)保存與系統(tǒng)保護。
二、UPS分類及特點
按UPS工作方式分，有后備式和在線式兩大類。
1．后備式UPS的特點
1）后備方波輸出型
后備方波輸出型UPS當(dāng)市電正常時，市電220V經(jīng)高頻濾波、抗浪涌無源濾波電路和交流穩(wěn)壓電路輸送給負(fù)載，同時經(jīng)充電器給蓄電池充電，這時逆變器不工作。當(dāng)市電斷電后，逆變器啟動，將電池的直流能量轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣?即DC／AC轉(zhuǎn)換)輸送給負(fù)載，這期間的轉(zhuǎn)換時間主要由繼電器的機械跳動時間和逆變器的啟動時間決定，一般要求在4～9ms之內(nèi)完成。后備式UPS允許市電的變化范圍一般在180～250V之間，UPS輸出的交流電壓穩(wěn)定度在220V±5％以內(nèi)。
由于后備式UPS的市電供電和逆變供電均采用同一個變壓器，所以它的交流輸出火線和零線的位置是固定的，用戶在接線時必須遵守它們的接線關(guān)系。即UPS的交流輸入線零線接零線，火線接火線。另外，后備式UPS電源不能進(jìn)行頻繁的啟動和關(guān)閉操作。一般要求關(guān)閉與啟動之間的時間間隔10s左右；否則UPS會處于不正常的狀態(tài)。
由于后備式UPS電源線路簡單，易于實現(xiàn)，噪音低，價格便宜，所以在中小型UPS中得到了廣泛應(yīng)用。
2．在線式UPS的特點
在線式UPS，市電正常時，輸入的交流電經(jīng)濾波器將電網(wǎng)中的干擾成分濾掉，然后經(jīng)整流濾波，給蓄電池組充電，并同時給逆變器提供工作電壓。逆變器在調(diào)制信號的控制下，又將直流電逆變成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電(正弦波)給負(fù)載供電。市電不正常或斷電時，蓄電池直流能量經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變成交流電，實現(xiàn)不間斷供電。
在線式UPS的特點是無論有無市電，都是由逆變器向負(fù)載提供交流電，逆變器始終處于工作狀態(tài)。因此，它從根本上消除了來自市電的電壓波動和干擾，真正實現(xiàn)了對負(fù)載無干擾、穩(wěn)壓穩(wěn)頻的供電。一般允許市電輸入電壓的變化范圍為180～250V，輸出電壓穩(wěn)定范圍在220V±3％以內(nèi)，頻率穩(wěn)定度在50Hz±1％以內(nèi)，輸出正弦波波形失真系數(shù)小于3％。另外，由于它的逆變器始終處于逆變工作狀態(tài)，所以當(dāng)市電中斷時，由市電切換到蓄電池供電的切換時間為零。
由于在線式UPS的線路復(fù)雜，保護功能和擴展功能強，能適應(yīng)較寬的市電范圍和頻率范圍，供電質(zhì)量優(yōu)良，并可以滿足帶發(fā)電機用戶要求，所以其價格也相對較貴些。
UPS按電池向負(fù)載供電的時間可分為短延時和長延時UPS。短延時UPS一般在市電斷電后只能繼續(xù)供電10～30min，而長延時UPS則可連續(xù)供電1h以上，甚至可達(dá)8h。
