摘要：本文就电子设备供电中广泛使用的UPS不间断电源的工作原理作简要描述，并对其日常维护经验进行总结。
关键词：UPS 原理 整流器 逆变器 电池 静态旁路
0引言
UPS是安装在关键性负载和电源之间的接口，它的作用是：在市电故障时不间断的向负载提供电能；为负载提供所需的优质纯净电源，包括限制电压失真和维持频率稳定；将高频干扰、负载冲击电流、谐波、电源上的浪涌、频率波动等电网干扰阻挡在负载之前，保护负载不受上游市电干扰，同时负载又不干扰市电，起到隔离作用；它被广泛应用于各类重要的用电部门，如机场、医院、银行等行业的一些重要用电设备的供电。
UPS不间断电源设备由两部分构成：主机和蓄电池组。根据主机内逆变器的工作状态可分为：后备式、在线互动式及在线双变换式。UPS电源所用的蓄电池大多是免维护密封铅酸电池，下面我就以梅兰日兰Galaxy PW 系列UPS为例，简单介绍这种UPS的原理、日常维护。
1 工作原理
1.1原理框图
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1.2 单元电路组成
1). A整流－充电器
一般由可控硅格林茨桥式整流电路组成。它将主电源输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入，大多采用 6脉冲或12脉冲整流器。
2). B逆变器
由IGBT(绝缘栅型双极晶体管)逆变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流－充电器输入的直流电 变换为正弦交流电供给负载。
3). C旁路静态开关
由反向并联的可控硅功率电路和相应的控制电路组成。它实现负载在逆变器与旁路电源之间的不间断切换。
4). D电池电路
由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中，当主电源停电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。
1.3 基本工作模式
1）. 正常运行方式
由市电提供给负载电力，并经过整流/充电器和逆变器的双重转换（AC-DC-AC），双变换模式因此而得名。整流器/充电器对电池进行浮充电以保持电池处于满充状态
2). 电池后备运行方式
当交流输入电压超出UPS允许的容限范围、市电中断或整流器故障时，逆变器和电池无间断地投入，继续为负载供电。UPS将持续运行直到电池放电时间终止，或在市电恢复正常时回到正常运行方式
3). 静态旁路运行方式
当逆变器故障或过载时，负载可以无间断地切换到静态旁路交流输入。
4). 维修运行方式
UPS维修时，通过手动方式将负载无间断的切换到维修旁路，这样可以将UPS的内部进行隔离，在不中断负载运行的情况下对UPS进行维护和维修。
1.4主路电源与静态旁路间的不间断切换
UPS为保证主路电源与静态旁路间的切换不间断，采用重迭切换（理论设计重迭时间200ms）方式，但两路电源必须满足：△U≤10% △F≤±0.5%～±4%
△∮≤3°的条件时,才能实现不间断切换,否则会在切换瞬间因电位差产生环流。
为了满足上述三个条件，保证在随机的任意时刻，主路电源与静态旁路的切换总能成功，UPS采用了如下方法：
—在运行过程中，主路电源（逆变器输出）的频率和相位总在有条件的跟踪静态旁路的频率和相位变化，当静态旁路的频率在50HZ±1%的范围变化时，逆变器的频率和相位与其一致；超过50 HZ±1%时，逆变器不再跟踪静态旁路，而以自身的标准频率50HZ±0.1%运行；当静态旁路再次返回到这个范围,逆变器则再次跟踪其频率和相位.
—在切换过程中采用幅值变换功能,即在切换的整个过程中,将逆变器的电压幅值调整到静态旁路的电压幅值,在切换过程结束后,再将逆变器的电压幅值调整到额定输出值.
2日常维护
正确使用和科学维护UPS电源，是保证其正常工作、延长使用寿命和降低故障率的重要因素，UPS在日常使用和维护中应注意做好以下几点：
1）UPS设备机房应保持干燥、通风、清洁，避免阳光直射，环境温度最好保持在18℃ 至25℃之间。环境温度超过25℃，每温升增加10℃，电池的使用寿命就会减少一半；温度太低，会使电池容量下降，温度每降1℃,其容量下降1%。
2）UPS电源带载在额定容量的30%～80%之间时，它的效率最佳，UPS不适合带感性负载，禁止将空调、电钻、风机、日光灯等负载接入。
3）定期对UPS进行的维护工作:观察工作指示灯状态、除尘，检查风扇运转情况，检查连接线和插接件有无松动和接触不良。
4）电池的维护保养是UPS维护中非常必要和重要的工作：
a.每季度对电池组进行一次充放电实验。断开市电，由电池组向负载供电，根据UPS带载情况，一般以放电15分钟为宜，避免对蓄电池组深度放电，放电结束，再闭合市电对电池组充电，观察并记录充放电数据，以判断电池组好坏。
b.定期检查电池接线端子有无锈蚀、漏液，并及时清洁，紧固电池连接线。
c.定期使用内阻测试仪器对每块电池进行检查，包括内阻、电压等参数，以便及时发现隐患电池。
5）大容量交直流电容的使用寿命一般4～5年,电源控制板7年,电池3～5年,要定期更换这些易损器件,使UPS性能处于最佳,特别是风扇更要随时更换。
6）在必要情况下，可以邀请UPS厂家工程师协助，使用专用软件对主机内主要部件和电池组做动态、静态测试，调整系统内部参数，使UPS工作在最佳状态。
3故障维修案例
案例1:冗余并联UPS供电系统，在市电断电、电池放电状态下,一台UPS的电池组电压急剧下跳，很快降到关断电压，导致逆变器停止工作。
故障分析处理过程：查看告警日志信息,发现电池组电压在短时间内呈跳变下降,很快就降至其设定的关断电压值，造成逆变器的关断。根据与另一台UPS放电时电池组电压变化比较，我们把电池电路作为重点进行检查，首先检查电池接线端子和电池连线联接是否牢固，未发现异常，再用万用表检查各单体电池电压，也未发现问题，最后使用电池内阻测试仪对每块电池逐一进行测量，检测中发现有一块电池的内阻值是24毫欧，远远高于其他电池（一般都在5～8毫欧）的内阻值，查阅电池相关参数资料得知，这一数值已远远高于正常电池的内阻，在放电过程中造成电池组内耗能加大，电压下降迅速。更换故障电池后，UPS工作正常.
案例2:按照维护要求对UPS进行换季检查和除尘后,在开机过程中,面板指示灯不亮,操作到电池断路器QF1时，无法闭合该开关,液晶屏也无任何故障信息提示。
故障分析处理过程:由于故障发生在换季检查之后,怀疑有在换季过程中操作不当造成插件松动或连接线断开的可能,经仔细检查,发现是在上主机柜内部前面挡板时，将一条连接中文显示板与机内控制板的电缆卡住，造成电缆插头松动,打开挡板,重新将电缆插接紧固后,顺利开机.
4结语
在设备运行保障中，供电保障更是重中之中，熟悉供电设备的原理，按规程操作和维护设备,才能确保设备运行安全,现把自己的一些维护体会简单总结，与大家一起交流与提高.