隨著播出系統中計算機的日益普及和應用，對供電質量有了更高的要求：①在計算機運行期間，電源不能中斷，否則將會導致隨機存儲器RAM中數據丟失、程序破壞、磁頭損壞等難以彌補的損失；②電網上存在的干擾源（電壓浪涌、電壓下陷、常模干擾、共模干擾等）會對正在運行的計算機系統造成干擾和破壞，同時對電網也造成較大的污染，故必須除掉干擾源。因此UPS被廣泛地應用在這樣的供電系統中，它能在市電波動過大時保護計算機，還能在市電斷電的情況下繼續供電，以保證播出系統的正常運行。 

1 UPS的工作原理 

UPS電源一般是由常用電源和備用電源通過轉換開關組合而成，它們之間由邏輯電路進行控制，以保證在電網正�；蛲ｋ姞顟B下，整個系統都能可靠地工作。當市電正常時，UPS相當于一臺交流穩壓電源，它將市電穩壓后再供給計算機，與此同時，它還向UPS內蓄電池充電。當市電突然中斷時，UPS立刻轉為逆變工作狀態，小容量的UPS一般能持續供電5～20 min，所以能保證計算機系統的正常退出，使軟硬件不受損失。圖1為UPS電源原理圖。

2 UPS電源的分類與特點 

2.1 旋轉型UPS電源 

一般由旋轉發電機組成，主要有以下幾種： 

（1）用柴油發電機作為備用電源，在電網停電時，用它維持供電。 

（2）用電動發電機作為備用電源，并在發電機軸上裝一個大的慣性飛輪。這樣一方面能減少電網對電機轉速的影響，提高了電壓的穩定性；另一方面，電網停電時，利用飛輪的慣性使發電機在一段時間內輸出的電壓和頻率基本不變，以供計算機做信息處理等應急操作。 

（3）用直流電動機和蓄電池組來驅動發電機作備用電源。電網正常供電時，用電網交流電經整流后對蓄電池組充電，在電網停電時蓄電池組向直流電機供電，從而驅動電動機發電機組，保證計算機連續供電。 

（4）用蓄電池和逆變器組成備用電源。當電網停電時，由蓄電池經逆變器變換成某種頻率的交流電來驅動電動機和發電機組，以保證計算機的供電。 

2.2 靜止型UPS電源 

目前微機中使用的UPS電源一般都是靜止型的，靜止型的UPS又可分為后備式和在線式兩種，在線式供電質量優于后備式。根據蓄電池的容量大小，這種電源在停電時能維持幾分鐘至幾小時，有的可達8 h。現行的UPS電源都是交流型不間斷電源系統，主要由整流器、充電器、逆變器和電池組等組成，按其工作方式可劃分為在線式（On-line）和后備式（Off-line），按其輸出電壓波形可分為正弦波輸出和方波輸出兩種，二者都屬于交流型UPS電源，目前在線式已基本上取代了后備式。

交流型UPS電源的功率因數低、電流失真嚴重、高次諧波干擾大，而且普遍采用BYPASS設計，因此電路結構復雜化，調試困難，成本上升，可靠性降低。此外交流型UPS電源難以實現并聯運行。為此，目前又出現了大功率直流型UPS電源，如圖2所示。該方案在節約能源、提高可靠性、降低生產成本等方面有一定的改進，該電源省略了DC/AC環節和開關電源中的AC/DC環節，因而生產成本降低。新方案在功率因數校正方面有較大提高，功率因數從60%提高到95%，即相當于電網的負荷減少了30%左右，因此輸出功率大大增加，且明顯降低了對電網污染，另一方面，可以簡化DC/AC和AC/DC環節，不需要設計逆變器、鎖相環和穩頻部分，還可以省去原輸入級大容量儲能電容器，在DC/DC變換中只需留下高頻小容量電容器，由于蓄電池組的耐瞬間沖擊能力強，故BYPASS也可以省略掉。 

新的UPS電源系統具有良好的擴充性與分布性，允許多臺小功率電源并聯使用，共同向一臺大容量負載供電，只需要總功率之和大于負載容量即可。因直流變換對功率因數校正影響小，故新方案容易實現較高的功率因數校正，減少開關電源對電網的干擾污染，有利于實現凈化電源的目標。 

3 UPS的負載問題 

UPS輸出波形有方波和正弦波兩種類型。方波輸出的UPS帶負載能力相對較差，負載量一般為額定負載的40%～60%，而且不允許帶感性負載，負載太大有時可能損壞負載電路中的電源濾波電容；正弦波輸出的UPS帶負載能力相對較強，并能帶微電感性負載。一般地，UPS外殼上標有輸出功率，有些以有功功率瓦（W)或千瓦（kW)表示，也有的用視在功率伏安(VA)或千伏安(kVA)表示。有功功率用�玃��表示，視在功率用�玈��表示，則有：�玃=S�玞os ��φ��，其中cos ��φ��為功率因數。大多數UPS的cos ��φ��大約為0.8左右，則可得�玃��=0.8�玈��。 

所以，一個1 kVA的UPS表示其輸出功率為1 kVA或0.8 kW，此時，就要求UPS負載設備的有功功率總和應小于0.8 kW，而負載一般都標明了額定功率，所以，所有負載的額定功率之和不能超過UPS的有功功率，若滿足這樣的條件，就稱UPS輸出功率與負載耗電功率匹配。但應注意一點，以上分析是負載穩定工作時的情況，計算機的外設一般都滿足這一情況，但打印機和彩色顯示器卻例外，打印機啟動功率是其額定功率的3～5倍，彩色顯示器由于開機消磁電路工作需要較大功率，例如一臺AR3240打印機其標稱額定功率為220 W，則它啟動時耗電功率可達220×5=1 100 W，所以一臺1 000 W的UPS若單獨帶一臺該打印機也是不可靠的。計算機其他外設的啟動功率略大于額定功率，則在考慮匹配時按UPS輸出功率的0.8進行負載匹配，例如一臺3 kVA的UPS，實際帶負載時可帶3×0.8×0.8=1.92 kW的負載。一個標準UPS在滿載（即功率充分匹配）情況下，市電中斷時可持續供電約5～12 min，但在半負載（即負載耗電功率時UPS輸出功率的一半）情況下，則可持續供電約10～25 min，即大約有負載減半供電時間加倍的關系。 

4 UPS電源的使用與維護 

交流型UPS有60%左右的故障是使用或管理不當造成的。所以正確使用與維護UPS可以大大延長其使用壽命，在使用與維護中應該注意以下幾個方面： 

（1）新購的UPS電源使用前一定要對后備蓄電池組進行均衡充電，充電12～24 h，以延長蓄電池的使用壽命。 

（2）UPS接入電路時，應保證所接市電的火線、零線順序符合要求，否則故障會大大增加。 

（3）UPS電源負載要求為純電阻負載或較小感性負載，即使正弦波輸出的UPS也只能帶微電感性負載。 

（4）UPS不宜由柴油發電機供電，這種發電機的頻率變化大，會影響UPS的正常運行。 

（5）UPS不宜帶可控硅負載、橋式整流及半波整流負載。 

（6）計算機的有些外設（打印機、音箱等）并不怕突然停電，而且打印機啟動功率又很高，所以這類外設一般不要接入UPS的輸出，可以直接接在市電中，對網絡系統，可以只把服務器及有關部分接入UPS，這樣可以節省投資。 

（7）不要超負荷使用UPS，應按本文中前述的負載問題進行連接，這樣可以保護逆變三極管。 

（8）開關機應按UPS使用說明書要求操作，先開UPS，兩分鐘后再開通負載的電源開關。而且要一個一個地開，這樣可以避免負載同時啟動時的大電流沖擊，而關機卻要按相反順序進行。 

（9）UPS應長期處于開機狀態，盡可能減少開關機的次數。一般要求關閉UPS后至少要等6 s 才能再開啟，而且應禁止“冷”啟動，即把市電斷開使用UPS電源啟動，此時啟動電流很大會損壞UPS。 

（10）若UPS所在地經常不斷電，則蓄電池長期處于只充電不放電狀態，這會使電池老化，所以應按3個月左右人為中斷市電，讓UPS放電一段時間，這對蓄電池有好處。若UPS使用所在地電壓低或頻繁停電，這會使UPS電池長期充電不足，所以應充分利用供電相對政黨時間（例如午夜）對電池充電。另外，盡可能不要讓蓄電池深度放電。