【清大课堂】认识UPS—功能、原理、关键组件及供电模式

2025-10-20

一、UPS的核心功能

UPS(不间断电源)的核心价值在于消除电力中断与波动对设备的危害,具体功能包括:

1.应急供电

当市电中断时,UPS通过电池储能和逆变技术,无缝切换为设备提供持续电力,防止数据

丢失或硬件损坏(如硬盘因突然断电而故障)。

2.电力净化

消除市电中的电压骤升/骤降、浪涌、谐波、频率偏移等“电源污染”,为设备提供稳定和频率。例如,医疗仪器、数据中心等精密设备。对电源质量要求极高,UPS可确保其稳定运行。

3.隔离干扰

通过逆变器将直流电转换为纯净交流电,隔离电网中的电磁和射频干扰,保护设备免受外部

干扰影响。


二、UPS的工作原理

UPS通过“储能+电力转换+实时监控”机制实现功能,其工作流程分为三步:

1.市电正常时

*整流器将交流电(AC)转换为直流电(DC),为电池充电并维持电量。

*逆变器将直流电转换为稳定交流电,直接供给负载(在线式UPS);或市电经简单稳压后

直接供电(后备式UPS)。

2.市电异常时

*控制系统检测到电压中断或波动,立即切换至电池供电模式。

*逆变器将电池中的直流电转换为交流电,确保设备不间断运行。

3.市电恢复后

UPS自动切换回市电供电,并重新为电池充电,准备下一次应急。


三、关键组件:

1.整流器:将交流电转为直流电,为电池充电。

2.电池组:储存电能,作为备用电源。

3.逆变器:将直流电转为交流电,供给负载。

4.静态开关:在市电与电池供电间快速切换(切换时间通常≤20毫秒)。


四、供电模式示意:

1.市电正常模式供电:

市电输入 → 整流器 → 直流电(充电+逆变器) → 逆变器 → 交流电

→ 静态开关 → 负载


2.市电异常模式供电:
  • 蓄电池 → 逆变器 → 交流电 → 静态开关 → 负载