UPS不间断电源的原理及维护保养分析

民航华北空管局技术保障中心 赵 旭



UPS不间断电源的原理及维护保养分析

民航华北空管局技术保障中心 赵 旭

UPS不间断电源与空中管制设备稳定运行息息相关，直接影响着飞行保障服务工作。本文主要研究了UPS类型、UPS基本工作原理以及UPS 系统维护。

UPS不间断电源；原理；维护保养

引言

众所周知，科学合理的使用、维护UPS可以在一定程度上强化

数据的可靠性、负载设备的稳定性，保障飞行的安全性。

1.UPS类型分析

1.1后备式UPS

一般情况下，在市电正常运作的前提下，主要是由抗浪涌无源滤波器、专业设备滤波对市电进行处理，并且将其传送到负载，此时蓄电池就会以充电状态存在。一旦遇到故障致使难以正常运行的情况时，逆变器便会开启，促进蓄电池内运行的电压由直流转化为交流电压，接着才会被传送到负载。通常类型不同电压在转变阶段内消耗的时间与继电器跳动时间、逆变器的开启时间息息相关，即使UPS电源价格低、极易获得，但是在很大程度上由于需要一定的转换时间，市电波会制约着输出效率，致使供电质量不尽人意，难以真正满足用电设备的实际需要。

1.2在线式UPS

1.2.1三端口UPS

三端口UPS的工作原理和铁磁谐振稳压变压器的工作原理差异性不大。铁心中包括了3个绕组，也就是：双向变换器绕组、输出绕组、市电绕组。而核心组成部分主要是由双向逆变器构成，即整流逆变器。在市电未发生问题的情况下，逆变器的整流功能得到了最大化的发挥，致使负载的正常性得以保证，从而确保蓄电池的稳定充电。但是一旦由于故障而发生中断的情况下，设备就需要发挥其逆变功能，来保证直流电压可以在一个较短的时间换化为交流电。

1.2.2串联型在线式UPS

串联型在线式UPS在市电正常运作的环境下，以输入形式存在的交流电则会由滤波设备把影响市电的因素展开处理、优化，接着经过整流滤波的处理，进一步保证逆变器、电池组保持一个稳定充电的状态。同时，逆变器便由交流电把较为稳定的电频、电压输入至负载。而一旦市电发生问题难以顺利运行时，蓄电池的电压类型就会被逆变器优化处理，使得负载可以得到交流电，防止断电情况的出现。

2.UPS基本工作原理

2.1在线式UPS工作原理

在线式UPS主要是通过多个元器件来构建的，其中核心的元器件包括了：逆变器、静态开关、蓄电池组、充电电路、保护电路等。在线式UPS通常输出的是正玄波。一般在市电可以稳定工作的情况下，逆变器的输出是由相关的处理设备来达到正玄波、SPWM波二者间的转换的要求，输入电压可以由整流器滤波电路给予电能给逆变器［1］。另一方面，整流电压是在充电设备的基础上，给予电能给蓄电池。并且在该运作模式运行的环境下，市电为负载进行电能的补充主要是依靠整流滤波器、逆变器、静态开关来进行的，同时对电压、频率实时监控也是通过逆变器来实现的。

2.2后备式UPS工作原理

将后备式UPS和在线式UPS进行对比，可以发现彼此间的差异方面主要集中为：后备式UPS没有具备输入整流滤波器，致使逆变器难以在多渠道的基础上，得到电能，而是只有在使用蓄电池的前提下实现自身电能的要求［2］。一般在市电可以稳定运行的情况下，逆变器便不会启动。电压输出形态主要是方波，输出不需要包含滤波器。在实际的市电运行的过程中，输出变压器主要是以稳定交流电压为其主要功能。其中后备式UPS工作原理可以体现于：（1）市电可以稳定运行的阶段上，转换开关会通过变换转化为市电输入端，UPS能够以旁路运行的状态进行工作，输入的市电在输出变压器、转换开关的基础上，得以顺利连接，同时对电能进行补充，由此传递于负载。一旦市电发生变动的情况下，会在继电器的前提下，达到科学转变变压器接点的目标，进一步保证输出电压以更加科学、稳定的状态工作。（2）一旦市电出现电压不稳或者中断的情况下，UPS便以保持后备的运行状态存在。与此同时，若是检测控制电路发现了市电的故障，其便会及时运行逆变器，同时将开关调至逆变器端，此时的输出形态主要是以方形电波为主，由蓄电池通过补充电能于负载。在负载发生变动的情况下，逆变器保持稳定的电压，进一步调整输出方波的宽度。针对后备式UPS而言，在市电可以稳定运行的状态下，逆变器不被启动。而只有在市电因发生故障时，难以保证稳定运行时，逆变器才会运行。

3.UPS 系统维护

3.1主机的维护及注意事项

目前，我国信息技术正在进一步的发展、改进，在具体的实践工作中，大部分的信息设备越来越智能化，尤其是在UPS电源系统的运行过程中。由于蓄电池不需要过多的维护，被大力的应用于UPS电源系统中，然而虽然在一定程度上强化了系统的通用性，但是在实际的应用工作中需要注意的事项还有很多，还需要进一步强化应用的安全性。

（1）一般情况下，在实际的UPS电源主机的运行过程中，对环境并未提出太过繁琐的需求，只有在平常的温度下就可以保证其稳定运行，但是还需要确保环境的清洁度，切记不可以有太多灰尘，这是因为处于一个湿度过高的情况下，灰尘在一定程度上会致使主机难以保证稳定运作。再加之储能电池在温度、环境等方面具有较高的要求，最佳的温度需要保证在25℃左右，不能相差过多。

（2）通常在具体的运行工作中，主机中的内置参数不能够进行更改，特别是电池组参数，一旦更改便会将主机的使用周期缩短。但是在温度、环境出现变化的情况下，可以稍微对其进行调整。通常运行的最佳的温度在25℃左右，不论温度是下降还是提高1℃，均需要加入18mV的浮充电压。

（3）在断电的状态下，切记不能于负载工作的环境下进行UPS电源的应用，而是要把负载进行关掉，直到UPS启动之后，才可以将负载运行。这主要是由于负载本身具有冲击电流、供电流的特点，如果在未将负载关闭的情况下就对UPS进行启动，就会致使UPS电源发生过载，造成变换器的受损，难以保证UPS顺利运行。

3.2蓄电池的维护

一般情况下，蓄电池被作为UPS系统的重要支柱，若是在没有电池的情况下，UPS系统只能被称为一个可以稳频、稳压的电源，由此看出UPS能够进行不间断供电的运作的原因与蓄电池的稳定使用息息相关。一旦市电发生异常，蓄电池就会直接把蓄电池相关的化学能转换为交流电能，并且将其输出，帮助用电设备长时间稳定的运行。另一方面，依据相关的具体维修表明，大多数的电源故障和蓄电池有直接或者间接的关系。影响UPS蓄电池的有效性主要是容量不够、端电压不足以及瞬间放电的电流难以实现带负载启动的需求等。通常稳定使用的UPS的寿命往往集中于5年上下，然而如今我国还存在相当大比例的UPS电池在使用不满一年的情况下，就逐渐发生各种各样的问题，甚至一些知名品牌的国产电池在刚买来时就出现失效等不良问题也是层出不穷。这些负面问题出现的很大原因是

因为我国在蓄电池的制造工艺上还存在一定的缺陷，还有一部分原因是因为在后天使用的过程中未能进行有效的维护。与此同时，还需要注意的是，我国一部分的企业本身没有实施科学的测试维护方式，对自身系统的UPS蓄电池的使用健康状况根本不了解，在之后的UPS系统顺利工作的过程中埋下了安全隐患［3］。通常UPS蓄电池的维护和普通的低压系统蓄电池的维护流程较为类似，新电池在引进之后，必须要进行对工程的验收，开展相关的深度放电工作，一旦新电池进行投入使用，就需要保证电池工作环境保持适宜的温度。同时，对各电池端电压进行定期测量，在发现各电池压差过大的情况下，需要及时匀充，在电池开展深度放电以及试探性容量测试的过程中，要定期给予测量，保证电池组的性能优劣得以检查，确保电池的活性。

4.总结

综上所述，UPS不间断电源作为一门系统的科学，我们简析了研究了UPS类型、UPS基本工作原理以及UPS 系统维护，目的是为了更好维护UPS不间断电源应用的高效性。

［1］王秀珍.从技术性能上分析UPS不间断电源的维护要点［J］.微型机与应用，2016，23（29）:00281-00282.

［2］郭建文.微型计算机用SENDON牌UPS不间断电源工作原理及常见故障分析［J］.汾煤科技，2015，12（5）:111-114.

［3］牛博辉.UPS不间断电源的工作原理以及在广播发射机中的应用［J］.电子世界，2015，23（11）:181-186.

赵旭（1989-），男，北京人，助理工程师，现供职于民航华北空管局技术保障中心，研究方向：UPS设备。