雙變換UPS

無旁路的雙變換UPS的電路結構，由整流器/充電機、逆變器、蓄電池充電機（選件）、蓄電池開關等組成。

整流器/充電機是將交流輸入電源變換為直流電，供給逆變器，同時為蓄電池充電的設備。逆變器的功能是當市電中斷時，將蓄電池的直流電變換為交流電，供給負載。蓄電池充電機是專門用於蓄電池充電的設備，不是每個雙變換UPS都必須配置獨立的蓄電池充電機。配置獨立的充電機的好處是蓄電池的浮充充電電壓不會隨負載變化而變動，有利於延長蓄電池的壽命。現代UPS常配置獨立的蓄電池充電機。蓄電池開關用於接通或斷開蓄電池與整流器、逆變器的連線，可以採用晶閘管、二極體或機械開關。

帶旁路的雙變換UPS的電路結構組成部件與無旁路雙變換UPS基本相同，但增加了UPS開關模組，用於UPS從正常方式向儲能方式轉換或進行相反的轉換。

基本介紹

• 中文名：雙變換UPS
• 外文名：Double conversion UPS

一、工作原理

顧名思義，雙變換UPS需要進行兩次電力變換。即市電交流輸入電源首先經整流器變換為直流電，然後再經逆變器變換為交流電。與此同時，整流器/充電機或獨立的蓄電池充電機給蓄電池充電。整流器的輸入電源交流輸入1和充電機的輸入電源交流輸入2也可以採用同一電源。

在正常方式下，由整流器/逆變器的組合為負載供電。

當市電交流輸入電源的指標超出預定的容限時，UPS轉入儲能方式，即由蓄電池/逆變器組合為負載供電，供電時間間隔為蓄電池的儲能時間，或供電到市電輸入電源恢復到UPS的設計容限為止，再轉入正常方式。

在整流器/逆變器故障時，或UPS瞬時或連續過載時，UPS將轉入旁路工作方式，即負載臨時由旁路電源（交流輸入3）供電。為了確保不間斷的轉換，逆變器的輸出和交流輸入3必須同步。此外，如果輸入和輸出電壓不同，在旁路電路（交流輸入3）中必須安裝變壓器。

UPS的逆變器必須與旁路電源同步以保證不間斷地進行負載轉換。

通常還有一個專用於維修的“維修旁路”。

二、性能

雙變換UPS的負載始終由逆變器連續供電，無論逆變器是由整流器供電還是由蓄電池供電。UPS的輸出電壓和輸出頻率均不依賴於市電輸入電壓和頻率。輸出波形在正常方式下和儲能方式下均為正弦波。由於整流器和逆變器使負載與市電電源隔離，抑制了市電的各種干擾，可以保護浪涌/尖峰、線路噪聲、欠壓、過壓、雷電、頻率變化、電壓失真、電壓諧波、電源中斷等市電電源的干擾。雙變換UPS的輸入電源的電壓允許的變動範圍很寬，輸出電壓的靜態和瞬態精度很高。交流輸入電源故障時，可瞬時從正常方式轉換到儲能方式，轉換過程中輸出電源無中斷，或者說轉換時間為零。但是UPS故障時，從正常方式轉換至旁路方式的轉換時間為1～4ms。

雙變換UPS的整流器和逆變器所進行的整流和逆變兩次變換的功率是100%的負載功率，因為變換過程中的能量損耗與所變換的次數、變換的功率成正比，所以雙變換UPS系統效率較低。

性能分類代碼為：VFI–SS-111。

三、與老名稱“線上UPS”（“onlineUPS”）的關係

雙變換UPS常常被稱為“線上UPS”，其本來的意思是“負載總是由逆變器供電，不管市電交流輸入電源的情況如何”。但術語“線上”（online）也表示“在市電上（onthemains）”，為了避免定義的混淆，IEC62040明確提出不再使用術語“線上UPS”，而使用術語“雙變換UPS”。

四、典型電路

典型雙變換UPS系統的簡化電路圖。系統由輸入斷路器、輸入濾波器、整流器/充電機、逆變器、輸出變壓器、輸出接觸器、蓄電池斷路器、蓄電池、旁路輸入熔斷器、靜態旁路開關/旁路接觸器等所組成。

系統有三種工作方式，即正常方式、蓄電池方式和旁路方式。UPS總是工作於其中一種工作方式。

（1）正常方式

在正常方式下，整流器輸入斷路器閉合，蓄電池斷路器閉合，逆變器輸出接觸器閉合。

市電給整流器/充電機供電，整流器將市電交流電變換為直流電，供給逆變器，逆變器將直流電變換為交流電，供給負載。整流器還為蓄電池提供充電電流。經過濾波和整流-逆變兩級電力變換，輸出與旁路電源同步的高質量交流電源。市電電源的干擾被完全隔離。

（2）蓄電池方式（儲能方式）

當UPS工作在正常方式時，如果市電中斷或市電的指標超出規定的指標，UPS將自動轉換到蓄電池方式。在蓄電池方式下，蓄電池斷路器閉合，逆變器輸出接觸器閉合。蓄電池供給逆變器直流電，逆變器繼續運行，不間斷地為負載供電。UPS系統在蓄電池方式下運行的時間取決於蓄電池的容量和負載的大小。當蓄電池放電即將終止時，如果旁路電源可用，則轉換到旁路電源供電。如果此時旁路電源不可用，則UPS系統給出“即將關機”的警告，大約在運行約2分鐘後負載就會斷電。如果市電電源恢復到規定的指標，UPS將自動轉換到正常方式。返回正常方式不是瞬時完成的，整流器承擔的負載功率是逐漸增加的，直到達到正常方式的狀況。

（3）旁路方式

在正常方式下，如果UPS檢測到過載、負載故障或UPS內部故障，將自動轉換到旁路方式。在旁路方式下，逆變器輸出接觸器斷開，旁路電源（市電）經熔斷器、靜態開關直接為負載供電。從正常方式轉換到旁路方式的過程是先接通靜態開關，然後接通與靜態開關並聯的接觸器，接觸器一旦接通，靜態開關就自然關斷。所以，在旁路方式運行時，是通過旁路接觸器供電的，靜態開關只是短時接通。因此，轉換到旁路方式供電的過程即迅速又可靠。從正常方式轉換到旁路方式也可以手動實現。如果從正常方式轉換到旁路方式不是手動完成的而是因故障轉換的，則UPS將會自動試圖返回正常方式以確認自動轉換到旁路方式的原因，一般在1分鐘內轉回3次，當第4次被轉換到旁路時，即認為故障確實存在，UPS將鎖定到旁路方式，並告警。