UPS是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置。

UPS：利用电池化学能等作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。

从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断相互切换的机会，这才是UPS的主要设计思想；UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。

UPS系统组成：一个完备的UPS系统，是由UPS主机、电池、市电（发电机)、后台监控或网络监控软/硬件等单元共同组成的。

UPS的主要作用：

1、两路电源之间的无间断相互切换；

2、隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前，即使电网中的骚扰不影响负载，又使负载对电网不会产生骚扰：

3、电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用：

4、频率变换作用：输入频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括稳频作用：

5、提供一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。

1和5是保证对负载供电的连续性；2、3和4是保证对负载供电的质量。

UPS的基本拓扑结构：

GB/T7260.3描述了UPS的三种分类方法和拓扑结构：

VFD级-被动后备式(Passive Standby-“Off-line” )：负载的电压V和频率F取决于电网电源(Depends)；电压和频率都没有经过调整。

VI级-线交互式(Line Interactive)：负载的电压V与电网电源无关(Independent)；频率没有经过调整。

VFI级-双转换式(Double Conversion-“On-Line” )：负载的电压V和频率F都与电网电源无关(Independent)；负载的电压和频率都是经过“再生”调整的(re-generated)。

IEC 62040-3/GB 7260.3定义：

1、被动后备式-VFD(Passive Standby，也称离线式OFF-Line)

组成：充电器，逆变器，电池，滤波器/调压器；

应用：小于2KVA的UPS；

优点：电路简单，价格便宜；

缺点：频率不能调节，切换时有间断。

2、线交互式-VI (Line Interactive)

组成：静态开关，双向逆变器，电池，旁路开关。

应用：此种配置不太适合中-大功率和为敏感性负载的供电，因为无法进行频率的调节。

优点：电路简单，效率高；

缺点：频率不能调节，动态特性差。

对间断敏感的负载，有另外一种结构的UPS，特别提到静态开关作用（防止逆变器的电流进入电网）。

3、双转换式-VFI (Double－ Conversion，又称为在线式On-Line)

基本组成：整流器/充电器，逆变器，静态旁路开关，手动维修旁路开关，电池。

逆变器串联在交流输入与负载之间。

通过运行方式，引进旁路的概念。如果市电正常，整理逆变坏，也送不到负载，需要静态旁路，如果故障，引入手动旁路。

应用：在这种配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。

实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。

注意：这种类型的UPS常常被称作“在线式”，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。

优点：稳压稳频、切换无间断；缺点：价格昂贵。

UPS常用术语：

1、VA & W：UPS 的容量单位，VA 为视在功率，W为有功功率。

2、功率因数（PF）：对一台设备有输入功率因数和输出功率因数两个不同的参数，功率因数绝对值介于0于1之间，它是W（有功功率）与VA（视在功率）之间的比数。输入功率因数越高表明UPS对电网利用效能越高。

从输出端考虑，输出功率因数越高则UPS带载能力越强。

例如：一台UPS的参数为：3000VA/2400W，可以知道输出功率因数为2400W/3000VA=0.8。

3、峰值因数（CF）：指周期波形的峰值与有效值之比。

由于计算机性负载接受正弦波电压 会产生CF（介于2.4-2.6倍的电流），因此，UPS设计时常需能提供CF值3的规格，以满足电脑性负载的应用。

4、输入电压范围：UPS允许市电变化的范围，范围越大说明UPS适应性越好。

5、失真：失真分为波形失真，电压失真等，不论是体积失真，皆以百分比来计算，其失真的大小与谐波、电压、电流以及功率因数有关系。

6、效率（EFFICIENCY）：是输出瓦特数与输入瓦特数之比，若此数越接近1，则显示其效率越好，以在线式UPS而言，一般的效率约为85%~90%之间，即输入1000W，输出约为850W~900W之间，UPS本身即消耗100W~150W的功率；

7、可靠性（MTBF）：用来描述设备平均能正常工作的时间长短的参数，MTBF越大表示该设备的寿命越长。

8、高频机：利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中笨重的工频变压器的UPS俗称高频机，高频机体积小、效率高。

9、工频机：采用工频变压器做为整流器和逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。

10、无功功率：单位是 VA，它不为负载所吸收，因此称为无功功率，它组成了视在功率的另一部分。降低无功功率有利于提高电网的利用率。

11、有功功率：单位是W，是负载真正吸收转换的能量部分，它组成了视在功率的一部分。

UPS的不同运行方式：

单机系统：

优点：系统配置简单，硬件购置成本低；UPS系统得到充分的利用，因为UPS的容量和系统负载的容量接近。

缺点：UPS出现问题时系统的可用性降低。对UPS进行维护时系统将直接切换到市电供电；如果UPS故障，系统没有冗余；多单点故障系统。

串联运行：

提高UPS可靠性的方法－串联热备份：

可由两台不同容量的UPS组成，主机带重要负载，备机带次要负载或不带载；主机到备机的切换无间断。

优点：可靠性高；连接简单。

缺点：不能增容；过载能力不能增大；UPS不能充分利用。

并联运行：

提高UPS可靠性的方法-直接并联。

由2到4台单机型UPS组成，每台UPS具有各自的静态旁路，可实现：

并联冗余；并联增容。

优点：并联简单；不增大占地；价格适当；负载均分。是目前使用最多的运行方式。

公共旁路并联运行：

提高UPS可靠性的方法-公共旁路并联。

由2到6台同等容量的并联型UPS组成，采用大容量的公共静态旁路开关柜，以便实现：并联冗余；或并联增容。

优点：公共旁路过载能力大；可靠性高。

缺点：占地面积稍大；价格较贵。