UPS结构工作原理分类及维修实例

【摘要】本文介绍了UPS的基本组成，工作原理、分类、及维修实例做了简要阐述。

【关键词】UPS；工作原理； 维修实例

Abstract：This paper introduces the basic structure of UPS，briefly introduces the working principle，classification，and repair examples.

Keywords：UPS；Working principle；Repair example

随着科学技术的发展，UPS在各行各业中使用也越来越广泛，主要应用于政府、金融、电信、电力、医疗、交通、制造等行业。其中在医院中使用有放射科CT、拍片机，检验科大型生化仪，B超室B超机，手术室麻醉机，重症监护室呼吸机等作为一种常见的辅助设备，可以有效的防止因市电中断造成不必要的损失。

一、UPS的基本组成

UPS（Uninterruptible Power System），意为不间断电源系统，是一种能为负载提供连续电能的供电系统。UPS电源系统主要分两大部分，主机和蓄电池。

主机由：整流、逆变器和旁路装置。其整流器是市电输入后经隔离变压器降压，然后经整流模块可控整流，使其输出幅度基本不变的整流电压。逆变器为主机的核心，将直流电源转换成稳定的交流电源，逆变器的振荡频率越稳定系统的频率也越稳定，从而能够提供恒压恒频的不间断电源。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了旁路装置允许自动或手动将电源切换到旁路开关。

储能蓄电池：当UPS输入的市电中断时，由储存在电池中的电能来对负载供电。根据UPS的功率不同，蓄电池可以放置在UPS机柜内，或独立的电池柜内，且配置的电池的数量也不尽相同。

二、UPS的工作原理

当市电输入正常时，UPS将电网交流电经输入隔离变压器降压、整流器整流把交流（AC）转化为直流（DC）经滤波后供给逆变器，同时它还向蓄电池充电，当市电中断或者发生故障时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变器将直流（DC）转化交流（AC）向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载不受损坏。工作过程：交流电（AC）直流电（DC）交流电（AC）。

还有重要作用的控制电路，它是UPS比不可以少的电路起着至关重要的作用，将连接UPS各个部分连接起来控制整个UPS正常工作，同时还具有系统检测、反馈保护、数据同步以及各种开关和控制显示面板等信号监测作用，还完成脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈，极大地改善了UPS的动态特性和稳定性。

三、UPS的分类

UPS电源包括了三种类型：在线式、后备式和在线互动式。

1.在线式。

其工作原理是将输入的市电转化为直流电给蓄电池充电，同时逆变电路将此直流电逆变为交流电为负载供电，经过了交流到直流再到交流的转换过程。当市电中断时，UPS能马上将其存储的电池电能通过逆变器转化为交流电对负载进行供电。由于逆变器一直在工作状态，所以无论是在市电供电正常或是市电中断，还是蓄电池供电期间，不存在切换时间问题，从而达到了具有较强保护功能输出电压零中断的切换目的，有效地保证输出不间断的电源，全面解决市电中存在的电源故障，提供高层次的电源保护。因此，适用于对电源有严格要求的场合。

2.后备式。

在市电供电时由旁路开关直接输出，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，并将蓄电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，后备式UPS也被称为离线式UPS。因后备式有切换时间，所以主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合。

3.在线互动式。

又称线上交错式，是指在输入市电正常时，UPS的逆变器处于反向工作状态给蓄电池充电，在市电异常时逆变器转为逆变工作状态，将蓄电池电能转换为交流电输出。最大的优点是具有较强的软件功能，可以方便地与计算机连接，进行UPS的智能化管理，方便用户可直接从计算机上直接读取UPS数据。本身具备升压和减压补偿电路，在市电的供电状况不理想时，即时校正，减少不必要的切换，延长电池寿命。

四、UPS的维修实例

一般情况下，UPS的故障应该根据前面板的LCD显示屏及LED指示灯的情况分析与排查，首先根据故障现象在未打开机箱盖的情况下，查找原因能否确定故障，然后再打开机箱盖进行故障的维修。UPS主机常见的故障主要有不逆变、不稳压、不充电、不能用市电、死机、风扇不转等几种。在检修UPS时，应首先检查蓄电池，其次是主机电路，当确定是主机电路故障后，应先查市电稳压供电电路，然后查逆变电路。

实例一：

医院服务器机房有山特20KVA的UPS在不到五分钟内连续两次市电中断，两次蓄电池低电量指示灯红灯亮起警告，蜂鸣器鸣叫报警，之后UPS立即关机，导致机房服务器断电未起到保护作用。打开蓄电池柜直接看到有几节蓄电池变形突起膨胀，未变形蓄电池经检查发现性能也严重变差，不能维持对服务器的供电，造成服务器供电中断。此时只要更换膨胀和不良蓄电池，就可恢复正常。检查蓄电池，一是测电压，二是测容量，用蓄电池内阻测试仪检查蓄电池的容量，蓄电池的容量随着时间会逐渐降低。

实例二：

手术室和重症监护室共用一台山特60KVA的UPS损坏致停电，造成呼吸机烧毁。进入UPS房间闻到烧焦的味道，房间里很闷热，初步判断是因房间散热不好温度到过高，导致UPS主机烧毁，主机烧毁后未能自动切换到旁路开关供电，手动切换到维修旁路开关继续供应电源，使手术室和重症监护室恢复供电。此时UPS内部将不存有电力，维护人员可以安全地进行维修。然后打开主机外壳看到主机中的有烧毁的电路板，经过检测逆变电路和充电电路烧毁。将烧毁部分电路更换后，打开主机LCD显示屏数据显示正常，测量充电电路输出电压为324V属于正常电压（正常时对单块12V的蓄电池来说充电电压为13.5V，对于串联的24块蓄电池来说是324V测量）。检测逆变电路，用蓄电池给逆变电路供电有220V交流电压输出，说明蓄电池直流电压能正常转变为220V交流电压，逆变电路修理完成。先接上100W灯泡能持续正常发光，再接上手术室和重症监护室设备也能正常工作，最后从维修旁路切换到工作通路一切正常修理完成。由于UPS具有逆变成市电的功能，维修时一定要注意安全。

不间断电源作为医院辅助设备之一，其机器能否正常使用极为重要。因此，维修人员应熟练掌握常见故障处理和检修方法，制定为维护计划，做到及时发现问题，有效解决问题，保证的良好运行，有着非常重要的意义。

参考文献

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