UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連線，通過主機逆變器等模組電路將直流電轉換城市電的系統設備。主要用於給單台計算機、計算機網路系統或其它電力電子設備如電磁閥、壓力變送器等提供穩定、不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓後供應給負載使用，此時的UPS就是一台交流式電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電，使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。
基本介紹
- 中文名：不間斷電源
- 外文名：Uninterruptible Power System/Uninterruptable Power Supply
- 簡稱：UPS
- 套用：通信，電力，金融，石油，軍事等
- 分類：線上式、線上互動式、後備式
特點,組成,工作過程,不間斷電源的發展,飛輪式不間斷電源,蓄電池式不間斷電源,UPS優點,套用,選購,採購要點,區別,注意事項,使用技巧,發展特點,行業利害因素,
特點
UPS是針對中國電網環境和網路監控及網路系統、醫療系統等對電源的可靠性要求，克服中、大型計算機網路系統集中供電所造成的供電電網環境日益惡劣的問題，以全新的數位技術研製出的第三代工頻純線上式智慧型型UPS。直流電源，是維持電路中形成穩恆電流的裝置。如乾電池、蓄電池、直流發電機等。
UPS和直流電源是企業重要的供電保障設備，傳統的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風機等易損件，大修時做電池活化等；②改造或採用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態和關鍵數據，設備事故預防能力低。實施線上維護管理可避免傳統方式的不足之處，獲得良好效益。
UPS的中文意思為“不間斷電源”，是英語“Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply”的縮寫，它可以保障計算機系統在停電之後繼續工作一段時間以使用戶能夠緊急存檔，使用戶不致因停電而影響工作或丟失數據。
組成
UPS電源系統由五部分組成：主路、旁路、電池等電源輸入電路，進行AC/DC變換的整流器（REC），進行DC/AC變換的逆變器（INV），逆變和旁路輸出切換電路以及蓄能電池。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的，整流器件採用可控矽或高頻開關整流器，本身具有可根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發生變化時（該變化應滿足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。淨化功能由儲能電池來完成，由於整流器對瞬時脈衝干擾不能消除，整流後的電壓仍存在干擾脈衝。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來說就像接了一隻大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成正比。由於電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈衝的平滑特性消除了脈衝干擾，起到了淨化功能，也稱對干擾的禁止。頻率的穩定則由變換器來完成，頻率穩定度取決於變換器的振盪頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開關，主機自檢故障後的自動旁路開關，檢修旁路開關等開關控制。
1-1
1-1在電網電壓工作正常時，給負載供電如圖1-1所示，而且，同時給儲能電池充電；當突發停電時，UPS電源開始工作，由儲能電池供給負載所需電源，維持正常的生產（如粗黑→所示）；當由於生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經整流直接給負載供電（如虛線所示）。
工作過程
當市電正常為380/220VAC時，直流主迴路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220V或380V交流電壓，同時市電經整流後對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極體開關向直流迴路饋送電能。從電網供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發出聲光報警，並在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態，並在負載正常時自動返回。當發生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出並跳到旁路狀態，此時前面輸入空氣開關也可能跳閘。消除故障後，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。
不間斷電源工作原理框圖1-2
不間斷電源工作原理框圖1-2不間斷電源的發展
飛輪式不間斷電源
在使用電池的時代之前，不間斷電源曾經使用飛輪和內燃機為負載提供電能供應，這種不間斷電源被稱為飛輪式或旋轉式不間斷電源。飛輪式不間斷電源由整流器、直流電動機、飛輪、柴油機（或汽油機）及發電機等組成。在電網供電的情況下，由整流器提供的直流電驅動電動機帶動飛輪旋轉，並且帶發電機為負載供電。由於飛輪的慣性作用，發電機轉速可以保持均衡，此時不間斷電源起過濾電網干擾的作用。當電網斷電後，飛輪繼續帶動發電機的轉子旋轉，同時啟動柴油機帶動發電機發電，替代原有電網為負載供電。
由於飛輪式不間斷電源使用內燃機提供電力，會產生較大的噪音同時體積也較大，因此目前一般僅被用於應急情況和一些自然狀況惡劣的場合，通常情況下不間斷電源會使用蓄電池來提供電力。
蓄電池式不間斷電源
現代的不間斷電源由電池組、逆變器和控制電路組成，一端連線電網另一端連線電器負載。在電網電壓正常的情況下，不間斷電源利用電網電源為自身充電，在電網出現異常的時候，不間斷電源將存儲於電池中的電能釋放，供負載使用。它按工作方式通常分為線上式和後備式（亦稱為離線式）兩種；按輸出波形可分為正弦型、近似正弦型（用階梯方波來擬合正弦波）等。
UPS優點
不間斷電源的主要優點，在於它的不間斷供電能力。在市電交流輸入正常時，UPS把交流電整流成直流電，然後再把直流電逆變成穩定無雜質的交流電，給後級負載使用。一旦市電交流輸入異常，比如欠壓了或者停電了又或者頻率異常了，那么UPS會啟用備用能源-蓄電池，UPS的整流電路會關斷，相應的，會把蓄電池的直流電逆變成穩定無雜質的交流電，繼續給後級負載使用。這就是UPS不間斷供電能力的由來。圖1是典型的UPS框圖。
UPS當然，UPS的不間斷供電時間不是無限的，這個時間受制於蓄電池自身儲存能量的大小。如果發生交流停電，那么在UPS的蓄電池供電的寶貴時間內，您需要做的就是趕緊恢復交流電，比如啟用備用交流電迴路、啟用油機發電，實在不行，就只能緊急存檔，保存勞動成果，等待交流電恢復正常後再繼續。
套用
選購
根據設備的情況、用電環境以及想達到的電源保護目的，可以選擇適合的UPS；例如對內置開關電源的小功率設備一般可選用後備式UPS，在用電環境較惡劣的地方應選用線上互動式或線上式UPS，而對不允許有間斷時間或時刻要求正弦波交流電的設備，就只能選用線上式UPS。
其次應了解UPS的額定功率有兩種表示方法：視在功率（單位VA）與實際輸出功率（單位W），由於無功功率的存在所以造成了這種差別，兩者的換算關係為：視在功率*功率因數=實際輸出功率
後備式、線上互動式的功率因數在0.5與0.7之間，線上式的功率因數一般是0.8。
給設備配UPS時應以UPS的實際輸出功率為匹配的依據，有些經銷商有意或無意會混淆（VA）與（W）的區別，這點要提請用戶注意。
根據使用環境選擇可以分為工業級UPS和商業級UPS，工業級UPS適應於環境比較惡劣的的地方，商業級UPS對環境的要求比較高。
UPS通常分為工頻機和高頻機兩種。工頻機由可控矽SCR整流器，IGBT逆變器，旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS。
高頻機通常由IGBT高頻整流器，電池變換器，逆變器和旁路組成，IGBT可以通過控制加在其門極的驅動來控制IGBT的開通與關斷，IGBT整流器開關頻率通常在幾K到幾十KHz，甚至高達上百KHz，相對於50Hz工頻， 稱之為高頻UPS。
隨著電力電子技術的發展和高頻功率器件不斷問世。中小功率段的UPS產品正逐步高頻化，高頻UPS有功率密度大、體積小、重量輕的特點。但在高頻UPS功率段向中大功率過渡推進的過程中。高頻拓撲UPS在使用過程中暴露出一些固有缺點，並影響到UPS的安全使用和運行。
採購要點
一、穩定性
因為UPS是起保障作用的，因此它自身的穩定性更為重中之重。所以，當用戶選購UPS產品的時候，不管是中小型企業用戶還是其他，首先必須考慮UPS產品的質量，產品的質量是用戶選用產品的第一要則，通過質量可以決定你會選擇什麼品牌的產品，因為我們說品牌之所以稱為品牌，是因為它被很多人驗證過、認可了，這是第一。
因為UPS是起保障作用的，因此它自身的穩定性更為重中之重。所以，當用戶選購UPS產品的時候，不管是中小型企業用戶還是其他，首先必須考慮UPS產品的質量，產品的質量是用戶選用產品的第一要則，通過質量可以決定你會選擇什麼品牌的產品，因為我們說品牌之所以稱為品牌，是因為它被很多人驗證過、認可了，這是第一。
二、後備時間
後備時間是很多用戶在購買UPS產品的時候會關注比較多的一個指標。從學術角度講，UPS就是停電後繼續為用戶供電，首先這是一個物理學，停電供電只是它的功能之一，功能之二則是保證用戶能夠有一個乾淨的電源，保護用戶的設備。
後備時間是很多用戶在購買UPS產品的時候會關注比較多的一個指標。從學術角度講，UPS就是停電後繼續為用戶供電，首先這是一個物理學，停電供電只是它的功能之一，功能之二則是保證用戶能夠有一個乾淨的電源，保護用戶的設備。
三、確定UPS的類型
根據負載對輸出穩定度、切換時間、輸出波形要求來確定是選擇線上式、線上互動式、後備式以及正弦波、方波等類型的UPS。
根據負載對輸出穩定度、切換時間、輸出波形要求來確定是選擇線上式、線上互動式、後備式以及正弦波、方波等類型的UPS。
線上式UPS的輸出穩定度、瞬間回響能力比另外兩種強，對非線性負載的適應能力也較強。對一些較精密的設備、較重要的設備要採用線上式UPS。在一些市電波動範圍比較大的地區，避免使用互動式和後備式。如果要使用發電機配短延時UPS，推薦用線上式UPS。
四、服務能力
每個用戶的網路特點、電力環境都不相同，電源保護要求也隨之變化。用戶在使用UPS時可能遇到種種問題也不盡相同，用戶希望自己購置的是完全適合實際需求的產品和服務，而且關心設備投資的周期、長期回報率及投資風險。而現實是，絕大多數用戶缺乏這方面的專業人員，所以，優質的服務體系和主動的服務態度也成為用戶選購UPS時必須考慮的一個重要因素。
五、附屬檔案功能
為了提高系統的可靠性，建議採用UPS熱備份系統，可以系統串聯熱備份或並聯熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗餘開關。可以選用遠程監控面板，實現在遠端監視和控制UPS工作。可以選用監控軟體，實現計算機和UPS之間的智慧型化管理。可以選用網路適配器，實現UPS的網路化管理（基於SNMP）。在某些多雨多雷地區，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠對網路的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全（如印表機、掃瞄器），這部分設備也同樣需要保護。是否具備電纜線浪涌保護和數據浪涌保護？在無人值班時能否進行自動的系統關機？另外，因為用戶商用的桌面的UPS多放在自己的身邊，所以在產品的設計風格、製造工藝方面也是需要考慮的。
為了提高系統的可靠性，建議採用UPS熱備份系統，可以系統串聯熱備份或並聯熱備份。小容量的UPS（1 ~2KVA）還可以選用冗餘開關。可以選用遠程監控面板，實現在遠端監視和控制UPS工作。可以選用監控軟體，實現計算機和UPS之間的智慧型化管理。可以選用網路適配器，實現UPS的網路化管理（基於SNMP）。在某些多雨多雷地區，可以配用防雷器。還要考慮是否能夠對網路的使用和對外設進行保護。因為外設越來越來齊全（如印表機、掃瞄器），這部分設備也同樣需要保護。是否具備電纜線浪涌保護和數據浪涌保護？在無人值班時能否進行自動的系統關機？另外，因為用戶商用的桌面的UPS多放在自己的身邊，所以在產品的設計風格、製造工藝方面也是需要考慮的。
區別
UPS的"集中式"與"分散式"配備方式有什麼區別
如果需要配UPS的設備較多，您可以採用"集中式"或"分散式"兩種配備方式；所謂"集中式"，就是用一台較大功率的UPS負載所有設備，如果設備之間距離較遠，還需要單獨鋪設電線，大型數據中心、控制中心常採用這種方式，雖然便於管理，但成本較高。
"分散式"配備方式是現 在比較流行的一種配備方式，就是根據設備的需要分別配備適合的UPS，譬如對一個區域網路的電源保護，可以採取給伺服器配備線上式UPS，各個節點分別配備後備式UPS的方案，這樣配備的成本較低並且可靠性高。
這兩種供電方式的優缺點如下：
（1）集中供電方式 便於管理 布線要求高 可靠性低 成本高。
（2）分散供電方式 不便管理 布線要求低 可靠性高 成本低。
注意事項
1）UPS的使用環境應注意通風良好，利於散熱，並保持環境的清潔。
3）UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳，可靠性最高。
4）UPS帶載過輕（如1000VA的UPS帶100VA負載）有可能造成電池的深度放電，會降低電池的使用壽命，應儘量避免。
5）適當的放電，有助於電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次，這樣可以延長電池的使用壽命。
6）對於多數小型UPS，上班再開UPS，開機時要避免帶載啟動，下班時應關閉UPS；對於網路機房的UPS，由於多數網路是24小時工作的，所以UPS也必須全天候運行。
7）UPS放電後應及時充電，避免電池因過度自放電而損壞。
使用技巧
不間斷電源-如何延長UPS的供電時間？
延長不間斷電源系統的供電時間有兩種方法：
1．外接大容量電池組：可根據所需供電時間外接相應容量的電池組，但須注意此種方法會造成電池組充電時間的相對增加，另外也會增加占地面積與維護成本，故需認真評估。
2．選購容量較大的不間斷電源系統：此方法不僅可減少維護成本，若遇到負載設備擴充，較大容量的不斷電系統仍可立即運作。
UPS電源系統開、關機
第一次開機
(1）按以下順序合閘：儲能電池開關→自動旁路開關→輸出開關依次置於“ON"。
(2）按UPS啟動面板“開”鍵，UPS電源系統將徐徐啟動，“逆變”指示燈亮，延時1分鐘後，“旁路”燈熄滅，UPS轉為逆變供電，完成開機。
經空載運行約10分鐘後，按照負載功率由大到小的開機順序啟動負載。
日常開機
只需按UPS面板“開”鍵，約20分鐘後，即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩定工作後，方可打開負載設備電源開關（註：手動維護開關在UPS正常運行時，呈“OFF"狀態）。
關機
先將電腦或其它儀器關閉，讓UPS空載運行10分鐘，待機內熱量排出後，再按面板“關”鍵。
發展特點
（1）高效率、高可靠性
由於IT 設備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張、低耗節能需求等客觀因素的存在，高效率、高可靠性的UPS 技術倍受關注。為提高UPS 運行效率，高性能電力電子器件不斷被研發成功並投入實際套用，如IGBT、MOSFET、GTR、智慧型功率模組IPM、MOS 控制晶閘管MCT 等，變流技術也需要隨著電力電子器件而更新。此外，業界正逐步推廣UPS 內部多模組冗餘並聯運行、甚至多台UPS 組成的系統冗餘運行技術，在並聯運行中，當單一模組或單機發生故障時，其功能則自動轉由冗餘單元承擔，大大提高了UPS 供電系統的可靠性。
（2）大功率化、模組化
由於IT 行業迅猛發展，數據中心的數據量也在以爆炸式的速度持續增長，隨之而來功率消耗增大。UPS 一方面朝著更大功率的方向發展，另一方面為應對不間斷電源容量分期擴充的需求，產品模組化已是不可阻擋的趨勢。更個性化的用戶需求、更龐大的數據中心規模及更高的維護成本使得UPS 已不再是單純的不間斷供電設備，針對不同行業領域的全套電源供應與管理解決方案才將倍受市場青睞。
行業內針對模組化UPS 解決方案基本形成了兩個方向：一是單機冗餘化，即通過多模組冗餘並聯構成大功率單相或者三相UPS，其可用性指標得到了質的飛躍；二是全模組化結構，即一個模組是一台完整的UPS，通過冗餘並聯直接構成中等功率UPS，在兼顧可用性指標的同時還具有良好的性價比。
（3）高頻化
相比傳統的工頻UPS，高頻UPS 採用功率因數校正和高頻軟開關技術，省去了工頻電能轉換環節，因此運行效率更高、對電網的諧波污染及無功消耗極小，完全能夠滿足國內外相關電力行業的標準要求。此外，高頻電能變換裝置在減小磁性部件體積和重量、降低製造成本、遏制運行噪音、節能環保等方面效果顯著，因此越來越受到用戶認可。
（4）數位化、智慧型化、網路化
數位化技術的優勢在當今信息社會中愈加明顯。在UPS 產品的研發和製造過程中採用全數位化技術可有效縮小產品體積、降低生產成本、提高產品的可靠性及針對用戶需求的匹配性；而數位化控制技術則會在UPS 系統運行過程中準確及時地進行信號採樣、處理、控制（包括電壓電流環等）、通信等工作，並將各環節的控制參數最佳化統一後傳送給UPS 綜合控制單元，從而使UPS 系統的運行更具效率，實現更簡單、更穩定的通信與均流，並獲取優良的電磁兼容指標。智慧型化主要貫穿於UPS 系統的控制、檢測與通信過程中，完全由計算機管理。計算機及其外設能自主應付一些可預見的問題，進行自動處理和調整，發出預警、告警信息等。通信設施所處環境日趨複雜，增大了維護難度，對電源設備的網路化監控管理提出了新的要求。網路化技術可通過對UPS 配置與計算機互連的軟硬體接口，實現計算機網路系統及數據資料的雙重保護、網路遠程事件記錄和監測控制、故障告警、參數自動測試分析等功能，使維護人員更為輕鬆、安全、高效地通過網際網路進行數據查詢、控制等維護工作。
（5）綠色、節能、環保
在世界能源格局變化加劇，國際油價劇烈震盪，全球能源供應緊張的形勢下，節能環保已成為UPS 廠商進行產品技術創新的指導原則。對UPS 而言，輸入功率因數的高低表明其吸收電網有功功率的能力及對電網影響的程度。降低電源的輸入諧波，不但能改善UPS 對電網的負載特性，減少給電網帶來的嚴重污染，也能降低對其他網路設備的諧波干擾。已有許多UPS 廠商推出的產品功率因數接近1，可最大限度地減少無功功率的消耗。
行業利害因素
1、有利因素
（1）市場需求不斷擴大
UPS 廣泛套用於信息、通信、電力、金融、政府、製造業、交通運輸、醫療衛生、公共安全等眾多領域。隨著信息產業在國民經濟中的地位越來越重要，我國將進一步加大在各行業特別是信息、通信、電力、金融、政府、製造業、交通運輸、醫療衛生、公共安全等領域的信息化建設投資，下游領域信息化建設步伐的加快，必然帶動市場對UPS 的需求。
（2）國際產業轉移的發展機遇
近 年來，已開發國家和地區加速向我國進行製造業轉移，國際著名廠商如伊頓、施耐德、艾默生、西門子等均在我國投資設廠。前瞻性較強的本土企業將充分把握住國際產業轉移的大好機遇，學習世界前沿技術和管理理念、引進高端人才和先進設備、擴大生產規模、提升產品質量、降低成本、積累經驗，逐步提高國際市場份額。
（3）工業化、信息化建設促進技術更新
我國正處於工業化、信息化建設的關鍵時期，眾多行業領域對UPS 的巨大需求量促使廠商們在高效、節能、環保等方面進行技術創新，不斷推出新產品，在滿足不同行業需求、促進國民經濟發展的同時，也推動了電力電子技術的進步，激發了UPS 行業內的良性競爭。
（4）產業政策扶持
電力電子裝置製造業屬於國家重點扶持的高新技術產業，近 年來，國家頒布了一系列發展政策和發展規劃以鼓勵本行業的發展，具體情況請參閱本章節“二、本公司所處行業的基本情況——（一）行業主管部門、監管體制與主要法律法規及政策”。
2、不利因素
（1）技術基礎薄弱
UPS製造商只有掌握核心技術，並具備自主研發及創新能力，才能取得發展的主動權。目前國內多數中小規模廠家普遍缺乏大功率電源控制技術、電路保護技術、系統集成技術等核心技術，部件和整機的製造工藝水平距離標準化大批量生產的要求較遠，在設計能力、工藝技術及新材料套用研究等方面也與國際先進水平差距較大。此外，國內廠商對於信息化建設的投入大都停留在基礎硬體方面，軟體投入相對不足，對現有網路和信息資源的利用不夠，導致產品競爭力不強，企業發展受到限制。
（2）原材料價格波動，少數電力電子器件依賴進口
近 年來，國際市場的銅、鉛、鋼材等基礎原材料價格波動較大。儘管可與下遊客戶協商調整價格，進行成本轉移，但總體而言，原材料價格的波動將為UPS廠商帶來一定的成本控制壓力。此外，生產高端UPS 產品所必需的部分電力電子器件主要依賴進口，生產成本偏高、外幣匯率波動等因素也會在一定程度上阻礙本土廠商的發展。
