UPS(Uninterruptible Power System)即不间断电源系统，是一種含有储能装置(通常为蓄电池)以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。主要应用于要求设备24小时供电的场合如通讯设备、计算机网络系统或其它电力电子设备等。当市电中断(事故停电)时UPS立即将机内储能装置的电能，通过逆变转换的方式向负載继续供应交流电使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

关键字：UPS、整流、逆变器、开关电源

二、UPS系统介绍及过程分析

图┅是个非常典型的UPS在地铁中的应用从上图中可以明显看到，该系统包含配电柜、UPS电源和外置维护开关终端负载为各机电系统，如信号系统、通信系统、综合监控系统、自动售检票系统、自动列车监控系统等子系统配电柜的作用是对用电设备进行配电和控制，在电路出現过载、短路和漏电时配电柜还可以进行断电保护;外置维护开关主要是在维护检测过程中闭合，旁路掉UPS的电路使电能从外置维护开关嘚电路上通过，实现了在保证后端负载能够得到正常供电的情况下不影响对设备的维护;在市电异常配电柜断电的情况下，UPS电源通过储能裝置给后端的设备供电

UPS的内部结构如图二，主要由五部分组成：电源输入电路进行AC/DC变换的整流器，进行DC/AC变换的逆变器输出切换电路鉯及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除整流后的電压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流能量的功能外对整流器来说就像接了一只大容量电容器，其等效电容量的大小与储能电池容量大小成正比。频率的稳定则由变换器来完成频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关检修旁路开关等开关控制。

下面结合UPS的内部结构分析市电供电和断电两种状態下UPS的工作过程：

1、市电正常时，交流电通过主电输入端口交流电输入经整流滤波变换成直流后，再通过SPWM逆变器逆变然后交流电供给輸出，最后通过逆变静态开关切换到用户负载形成整个供电的通路。在UPS系统中之所以在市电供电的情况下还需经过整流、逆变等电路，而不是直接由市电给后端的用户负载供电其目的是提高供电、用电的质量。同时通过整流后的直流也给予电池组充电，详细过程见圖三工作路线见图中的标示。

2、当市电异常(断电)时主电输入端口已经没有电能输入，而是由电池输入通过SPWM逆变器逆变出交流电供给輸出，通过逆变静态开关切换到输出给用户负载完成整个供电的通路。详细过程见图四工作路线见图中的标示。

对于整个系统而言各功能电路的工作电源的重要性是不言而喻的，因为一旦工作电源出现故障整个装置就陷入瘫痪状态，正常工作就无从谈起因此工作電源必须可靠、精确。

整流/充电在UPS中主要由两个作用：一是将交流电整流成直流电经滤波供逆变器使用，二是给蓄电池提供充电电压對蓄电池进行充电。控制电路是整个整流/充电电路的核心因为无论是整流直流输出作为逆变器的输入控制，还是给蓄电池充放电的控制必须保证控制可靠、稳定、有序，因此一般会采用微机控制为核心的控制系统实现测量与采集、脉冲输出与同步，信号输出等功能見下图五。

根据各个功能电路的特点微机处理器、信号输出和脉冲输出的隔离光耦一般采用5V/1A供电，转换A/D采样电路一般为±15V/0.3A而保护电路Φ的继电器和后端驱动电路可以采用24V/1A，前端直接通过接入市电供电金升阳提供的LH60-20B24\URB2405YMD-6WR3\URA2415YMD-10WR3的开关电源能够完美的解决此处的供电方案，具体的初步方案可以设计如下图六：

逆变是将直流电变为交流电实现逆变的电路称为逆变电路，逆变器的主要功能就是将整流/充电器的输出直流電压变换成稳压稳频的交流电逆变器主回路采用的是三相桥式逆变电路，控制方式采用SPWM调制方式逆变功率器件选用IGBT。

IGBT属于大功率开关管需要单独的驱动电路才能满足其快速开通和关断，且IGBT需要的驱动电压一般为﹢15V和-9V同时要考虑到每个驱动要隔离供电，不能共用一个電源因此前端的直流供电可以采用24V的输入，金升阳可提供URB2415LD-20WR3开关电源和QP12W05S-37 IGBT驱动器转换成电源供电方案的电路设计如下图七：

以上图六和图七推荐的电源方案为广州金升阳的隔离型开关电源及驱动器的型号，具备高隔离耐压、小体积、耐高温和宽电压输入等特点很好的满足叻UPS系统各部分供电的要求。电源模块的隔离功能能够减少负载与负载间的相互干扰同时在高压逆变电路中起到了安全保护的作用，另一方面开关电源具有高效率、稳压、高精度的特性能更好的保证整个系统的稳定、可靠运行。

UPS在现代社会的发展中是不可缺少的为生产、生活做了不少的贡献，新一代更便捷、更智能的UPS系统是研发工程师开发的方向同时，系统内部的电源解决方案将直接影响到系统的稳萣性和可靠性因此在系统的设计过程中除了实现和完善其功能外，还要保证工作电源其方案的稳定性和可靠性

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装置此UPS电源，此UPS具有凹凸维护及開机自检功用为用电设备供给高安稳性供电确保。