不间断电源(UPS)的工作原理及其维护分析

摘 要随着不间断电源（UPS）的应用越来越广泛，不间断电源（UPS）的维护工作已逐渐成为当前电网建设关注的焦点。本文针对不间断电源（UPS）的维护展开研究，首先阐述了UPS的工作原理，并结合实际分析了UPS的维护技术。

【关键词】不间断电源 UPS 工作原理 维护

在电视台有很多用电设备，其中使用频率最高的设备则是：控制桌设备、网络设备、音频调度等，此类设备在运行过程中对供电质量提出了较高需求，确保不停电的情况下，还要保证频率及电压处于稳定状态，且其波形也不能出现任何差错。所以UPS电源成为我们电视台最重视的一项设备，作为使用者，既要对此设备有全面的认知与了解，还要做好维护管理工作。

1 UPS类型分析

1.1 后备式UPS

在外电处于正常运作状态时，外电通过专业设备 滤波及抗浪涌无源滤波器处理后传送至负载，且蓄电池也处于充电状态。当市电因故无法继续运作时，逆变器就会被开启，使蓄电池中的直流电压转变为交流电压（也就是 转换），然后被传送至负载。不同类型电压在转变期间所耗费的时间长短主要取决于逆变器的开启时间及继电器的跳动时间，通常不会高于。尽管UPS电源实现容易、价格低，不过因存有转换时间，外电波会对输出造成一定影响，且供电质量不理想，不适用于用电重要设备。

1.2 在线式UPS

1.2.1 三端口 UPS

此类型的UPS其实现原理与铁磁谐振稳压变压器基本相同。铁心有3个绕组，具体为：输出绕组、双向变换器绕组及外电绕组。其核心构成部分则是双向逆变器，也就是常说的整流逆变器。在外电没有出现任何故障时，该逆变器重要发挥整流功能，确保负载正常、蓄电池能正常充电。而当外电因故障中断时，该设备则发挥逆变功能，确保直流电压能在短时间内转变为 交流电。

1.2.2 串联型在线式 UPS

此型号的UPS在外电正常运作时，输入形式的交流电就会通过 滤波设备将对外电造成干扰的因素进行优化与处理，随后经整流滤波处理，确保电池组和逆变器处于正常充电状态。逆变器则通过交通电将比较稳定的电压及电频提供给负载。在外电出现故障无法正常运作时，逆变器就会对蓄电池的电压类型进行处理，确保负载获取到交流电，不会出现断电现象。

2 UPS基本工作原理

2.1 在线式 UPS 工作原理

在线式UPS由多个元器件构成，最为核心的元器件依次为：静态开关、逆变器、充电电路、蓄电池组、保护电路等。此UPS一般输出正玄波。

在外电处于正常工作状态时，输入电压通过整流器滤波电路为逆变器提供电能，逆变器输出则通过与之相匹配的处理设备实现SPWM波与正玄波之间的有效转换。此外，整流电压通过充电设备来为蓄电池提供电能。基于此运作模式下，外电主要是通过逆变器、整流滤波器、静态开关为负载补充电能，且选用逆变器来对其频率、电压进行实时性监控。

2.2 后备式UPS工作原理

与在线式UPS相比，两者之间的不同点在于：无输入整流滤波器，逆变器无法基于多渠道获取到电能，只能通过蓄电池来满足自身电能需求，外电正常运行时，逆变器就不会被启动。输出不包括滤波器，其电压输出形态以方波为主。在外电运行时，输出变压器的主要功能则是稳定交流电压。

（1）在外电正常运行期间，UPS则保持旁路运行状态，转换开关则被变换为外电输入端，输入外电通过转换开关与输出变压器保持正常连接，并将电能补充给负载。外电出现变动时，基于继电器实现变压器接点的有效转变，确保输出电压更稳定、更可靠。

（2）在外电的电压不稳定且发生中断时，UPS就会保持后备运行态。检测控制电路在发现外电出现问题之后，就会立即运行逆变器并把开关调换到逆变器端，通过蓄电池为负载补充电能，并输出形态为方形的电波。当负载出现变动时，逆变器为稳定电压则对输出方波的宽度进行适当调整。对于后备式UPS来说，外电正常运行时，逆变器就不会被启动。当外电因出现问题无法正常运行时才会运行逆变器。继电器在启动后需动作过程，所以需要花费一定的时间来实现转换，通常为3ms-10ms。

3 UPS电源系统应用注意要点

随着信息技术不断更新与发展，很多信息设备在实践过程中呈现出强大的智能化，UPS电源系统也不例外，电池选用的是不需要维护的蓄电池，尽管提高了其通用性，不过在使用时还需多加注意，基于此才能提高使用的安全性。

（1）UPS电源主机在运行时并未对环境提出过高需求，+5℃～40℃都可正常运行，不过需保证环境的清洁，不能有过多灰尘，在湿度较高的环境下，灰尘会使主机不能正常运作。而储能电池则对环境温度有较高需求，适宜温度为25℃，最好不要高于 +15℃～+30℃。

（2）主机在运行时其内置参数不可更改。尤其是电池组参数，会缩短主机使用周期，不过在环境温度发生变化时，也要适当调整一下浮充电压。一般最适宜的环境温度为25℃，温度每提高或下降1℃，都需添加18mV浮充电压（也就是 12V蓄电池）。

（3）处于断电状态时，不要在负载工作的情况下运行UPS电源，需要将负载彻底关掉，在UPS被成功启动后再运行负载。因负载自身具有供电流和冲击电流，若没有关掉负载就启动UPS，会导致UPS电源突然过载，进而使变换器受损，无法使UPS正常运作。

4 UPS电源系统的维护

（1）UPS电源系统在运行期间，无需对主机进行过多的维护，关键在于防灰尘，经常做除尘处理。尤其是气候条件过于干燥的环境下，空气中含有大量灰尘，系统的风机会将灰尘吹到主机内部，在满足一定的湿度条件后就会使主机控制系统陷入紊乱，进而导致主机无法正常运作，同时还会发出有误预警，灰尘也会导致器件不能正常散热。通常每四个月就要对主机进行全面的清洁。在清除灰尘时，也要检查各大连接元器件是否出现松动或不牢固现象。

（2）对于UPS系统来说，蓄电池确保此系统正常运作的核心部件，如果没有电池，UPS就丧失了某些功能特性。虽然在实际应用过程中基本上都使用了不用维护的电池，减少了工作量，不过工作期间所呈现的各种状态对电池造成的影响并没有发生改变，由此可以看出，定期检查与测试及维护电池仍是一项非常重要的工作。

5 结语

本篇论文不仅详细介绍了UPS电源系统的运作理念，还针对其常见问题、如何维护以及如何保养蓄电池作了明确阐述。使我们了解与掌握了更多的维护方法，为后期更好的维护及保养UPS电源提供了依据，不仅为我台播音设备安全供电提供了保障，也为我台播音工作的顺利开展提供了安全保障。

参考文献

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[2]刘少慧.浅析UPS不间断电源的原理及维护[J].福建电脑，2011（4）.

[3]崔岩，王琦.浅谈通信电源中ups技术及维护[J].视听界（广播电视技术），2010（01）.