UPS不间断电源(简称为不间断电源)是一种设备，其目的是在主电源出现故障或电源电压低于可接受的性能水平时向系统供电。不间断电源是计算机、服务器群和存储数字数据的数据中心设计中的一个常见元素。根据应用的要求，不间断电源可以为系统供电足够长的时间，以实现有序关机，从而避免系统因突然断电而崩溃的问题。或者在其他情况下，不间断电源可以被配置为提供更长时间的电力，实际上，提供连续的电力，不会导致连接到不间断电源的设备的性能中断。

本文将回顾常用的不间断电源系统类型，并讨论它们的配置和操作。

个人电脑示例

也许我们熟悉的不间断电源简单的例子是个人电脑中使用的备用电池。笔记本电脑和平板电脑由板载电池技术供电，如锂离子电池，它为电脑的电子设备提供DC电源。电脑附带的电源或充电器可在充电水平下降时根据需要为电池充电。如果笔记本电脑或平板电脑连接到电源，并且用户正在操作计算机，公用电源的突然断电将阻止电源在断电期间对电池进行任何进一步的充电，但是从用户的角度来看，他们不会经历任何停机或断电。板载电池继续为计算机内的印刷电路板(如CPU)供电，因此不会发生数据丢失。根据断电时电池的充电水平，用户可以在没有事故的情况下继续工作，直到市电恢复，电源再次开始给计算机电池充电。或者，在低电量的情况下，用户仍然可以成功保存他们的工作，关闭打开的文件和应用程序，并执行计算机的标准关机。

此示例为不间断电源系统的其他配置如何运行设置了框架，这将在下一节中概述。

UPS不间断电源系统的类型

UPS不间断电源系统通常可分为以下五种类型:

备用不间断电源

线路交互式不间断电源

备用-铁不间断电源

双转换在线不间断电源

德尔塔转换在线不间断电源

请注意，这些类型是基于负载的交流备用电源需求。

备用不间断电源

备用不间断电源是一种配置，其中备用电池由线路电压充电，并通过逆变器馈送到转换开关。当主电源断开时，转换开关使备用电源路径在线(在下面的图1中用虚线表示为下面的路径)。逆变器通常在出现电源故障后才启动，因此术语“备用”用于描述这种不间断电源。主动切换电源路径的需要确实意味着从主电源断电到切换完成之间会发生短暂的断电。图1所示的主电源路径包括一个LC滤波器和用于噪声隔离的浪涌保护电路。

前面介绍的笔记本电脑示例可以被认为是一种简化类型的备用不间断电源，其中所需的输出是DC而不是交流，并且不需要转换开关。

线路交互式不间断电源

不间断电源常用的设计之一是线路交互式不间断电源，如下图2所示。通过线路交互设计，主要电力通过转换开关输送到逆变器，然后输出到负载。该设计中的逆变器始终处于活动状态，当主电源接通时，它反向运行，将输入的交流电源转换为DC，用于保持备用电池充电。如果线路电源中断，转换开关打开，逆变器以正常方向工作，从电池中获取DC电源，并将其转换为交流电提供给负载。

这种保持逆变器有效的设计提供了改进的滤波，并减少了备用不间断电源配置中可能出现的开关瞬变。根据逆变器的设计，这种配置可以为负载提供两条独立的电源路径，并消除逆变器的单点故障。因此，即使逆变器出现故障，交流电源仍然可以流向输出端。这种不间断电源提供低成本、高可靠性和高效率，并能支持低压或高压应用。

备用-铁不间断电源

备用铁电不间断电源使用三绕组变压器将负载连接到电源，如下图3所示。原动机功率流过一个转换开关，该开关通常靠近变压器中的线圈，在那里它耦合到变压器的次级线圈，然后向输出负载供电。备用电源路径将线路电压传输到电池充电器并维持备用电池，然后连接到逆变器，逆变器连接变压器的第三个线圈。

当主电源出现故障时，转换开关打开，逆变器从备用电池向负载供电。在这种设计配置中，逆变器处于待机状态，并在主电源出现故障时变为活动状态，转换开关打开。

变压器虽然提供负载与线路电压瞬变的隔离，但会产生输出电压失真和瞬变，其本身可能比交流连接不良的情况更糟糕。此外，铁变压器的低效率可能会导致产生大量的热量，除此之外，它们还非常大和重，因此使得备用铁不间断电源系统也很庞大。

这种类型的不间断电源现在很少用于为现代计算机系统负载供电，因为它们可能变得不稳定。用于为服务器和路由器供电的电源是经过“功率因数校正”的，因此只能从公用设施获取正弦功率。这是通过使用具有电抗的电容器来实现的，例如引导所施加的交流电压。备用铁不间断电源的变压器输出包含线圈，与交流电源相比，线圈的电感会导致电压滞后。电感和电容电路的这种组合会导致谐振或振铃，从而产生高电流，并可能损坏负载设备。

双转换在线不间断电源

对于10kVA以上的应用，双转换在线不间断电源通常是先选配置。如下图4所示，双转换在线不间断电源类似于备用不间断电源，除了逆变器输出代表主电源路径，而在备用不间断电源中，这是辅助或备用路径。交流主电源向整流器(交流到DC转换器)供电，然后直接反馈到逆变器，逆变器从DC电源再生交流电源。备用电池连接到DC线，由整流器充电。

静态旁路开关可用，但在交流主电源出现故障时不会被激活。如果交流电源出现故障，电池电源将无缝地为逆变器供电，从而产生一种在断电情况下没有传输时间的设计。由于逆变器和整流器在这种设计中持续有效，因此与其他设计相比，电气元件的可靠性降低。但是从电力的角度来看，这种不间断电源提供了理想的功率输出性能。

德尔塔转换在线不间断电源

德尔塔转换在线不间断电源是一种相对较新的设计，旨在解决前面讨论的双转换在线不间断电源的一些缺点。与双转换设计一样，三角转换在线不间断电源有逆变器向负载提供输出功率，因此始终运行。

三角形变压器将交流电源连接到三角形转换器，该转换器产生DC功率输出。与双转换设计一样，DC输出用于维持备用电池的电量，并为逆变器供电，然后逆变器产生交流输出并传输至负载。主电源也有一个与逆变器输出相匹配的馈电。

三角转换器的功能是很大限度地减少可能反射回公用电网或连接的发电机系统的任何谐波，使这种不间断电源设计与发电机组兼容，并取消对线路或发电机的需求。从输出功率特性来看，三角转换在线不间断电源与双转换在线不间断电源相同，但能量损失大幅降低或效率更高。