ups逆变器原理图

ups逆变器原理

逆变器是UPS的主要组成部分。由于整流器已将交流输入电压变成直流电压，而负载所需的是交流电压，就必须有一种电路再将该直流电压变回交流，执行这个任务的装置就叫逆变器。逆变器电路的种类很多，在UPS中常见的有推挽变换器、半桥逆变器、全桥逆变器、双向变换器等。

1. 直流变换器

直流变换器是一种最简单最基本的逆变器电路，主要应用于后备式UPS中，它分为自激式和它激式两种。

1. 自激式推挽变换器

自激式推挽变换器图1 自激式直流推挽变换器 图1(a)所示是自激式直流推挽变换器电路，所谓自激就是不用外来的触发信号，UPS就可以利用自激振荡的方式输出交流电压，其交流电压的波形为方波，如图1(b)所示的波形UN。UN是当电源电压E为额定值时的输出情况（其中丛御阴影部分除外）。自激直流变换器电路主要用于对电压稳定度要求不高但不能断电的地方，如电冰箱、紧要照明用的白炽灯、高压钠灯和金属卤素灯等，供电条件差的农村居民也有不少采用了这种电路作不间断电源。由于它的电路简单、价格便宜、可靠性高，故也很受欢迎。

该电路的工作原理如下：在时间t=t0加直流电压E，这时由于晶体管V1和V2的基极电压 Ub1=Ub2=0，二者不具备开启条件，但在它们的集电极和发射极之间却都有漏电流，如图中的I1和I2所示，且二电流在变压器绕组中的流动方向相反，由于器件的分散性，使得 I1-I2=ΔI≠0，这个差值电流ΔI就在绕组中产生一个磁通量，于是就在基极绕组中感应出电压Ub1和Ub2，由同名端的标志可以看出，这两个电压的极性是相反的，即一个Ub给晶体管基极加正电压，使其开通，另一个Ub给另一个晶体管基极加负压，使其进一步截止。电路的设计正好是漏电流大的那一个晶体管基极所感应出的Ub给自己基极加正压，而漏电流小的那一个晶体管基极所加的是负压，基极加正压管子的集电极电流进一步增加，又进一步使它的基极电压增大，这样一个雪崩式的过程很快使该管（设为V1）电流达到饱和值，即V1集电极-发射极之间的压降UCE1=0，绕组N1和N2上的电压也达到了最大值UN1=UN2=E，此后由于磁芯进入饱和阶段，磁芯中磁通的变化量减小，各绕组感应的电压也相应减小，原来导通的管子由于集电极电流增大（磁芯饱和所致）和基极电流减小而脱离饱和区，使绕组感应的电压进一步减小，这样一个反变化过程使得V1雪崩式地截止而V2达到饱和，如图1(b)t1所示。而后就再重复上面的过程，于是就形成了如图1(b)所示的方波波形。有时为了使启动更快和更可靠，就加一个RC启动触发环节。

该电路方案的不足之处就在于它的不稳压。它的输出电压随着电源电压E的高低起伏，如图1(b)UH阴影部分所示的情形，如果电源电压E一直这样高，其输出电压也就一直高。若电源电压E降到UL这样低的水平，如图1(b)UL阴影部伍郑枣分所示，则输出电压也跟着低下去。因此，这种电路方案在以后的后备式UPS中就不被采用了。

2. 它激式推挽变换器

由于自激式推挽变换器不能满足输出电压稳定的要求，它激式推挽变换器就得到了广泛地应用。所谓“它激”就是电路的振荡工作是由外加控制信号的激发而实现的。图2(a)所示的就是它激式推挽直流变换器电路原理图。由图中可以看出，前面自激式推挽变换器的基极反馈绕组被取消了，代替它的功能的环节是电源控制组件IC，在早期用的是TDA1060，后来多采用LM3842或LM3845等。采用电源控制组件IC发出方波控制脉冲使UPS工作，在变压器输出端有一个与输出电压成正比的反馈信号回送给IC，使其根据输入端电压的变化和输出负载的变化来调整控制脉冲的宽度，以保证输出电压稳定在设计范围内。

下面就介绍一下该电路的工作原理。

当接通电源控制脉冲时，电源控制组件IC开始工作并发出方波控制脉冲，使推挽变换器的两个功率管按照脉冲的同样宽度输出方波电压，设在E为额定值时，UPS的输出电压也为额定值，如图2(b)输出波形图中粗线所示的波形UN，设此时的输出脉冲宽度为δ2，如果由于某种原因使电源电压升至UH，这时的测量与控制电路就会自动将控制信号的脉冲宽度由δ2减小至δ1，如图2(b)UH阴影所示，以保证输出脉冲电压的面积不变，即

(3)

时，输出电压不变。同样，当由于某种原因使电源电压降低到UL时，这时的测量与控制电路就会自动将控制信号的脉冲宽度由δ2增大到δ3，如图1(b)UL阴影所示，以保证输出脉冲电压的面积不变，即

（4）

由此就得出了维持输出电压稳定的条件为：

（5）

当输出端负载变化时，由于输出线路和UPS内阻的共同作用也必然导致输出电压的变动，这种瞬间地变动通电压过反馈电路送入电源控制组件IC的相应输入端，经比较和转换后，去改变控制脉冲的宽度，以保证输出电压的稳定。

由这种它激式推挽变换器输出的具有稳压功能的脉冲电压波形称为准方波，以区别于不具稳压功能的自激式直流变换器输出的波形。有的将准方波叫成阶梯波，这是一种误会，所谓阶梯，如图3所示（该图是将上图一种电源电压UN或UH或UL的情况单画出来的波形）。而实际上并非如此，因为输出电压分正半波和负半波，并且每个半波仅有一个台阶，不在阶梯定义范畴之内。是否可以当阶梯来看呢？不可以。因为若把该半波当成阶梯波来看，就必须将基线移到最上端或最下端，不论移到哪一端，电压都变成了单极性的值：正半波或负半波。这和正负半波交替的事实完全不符，因此阶梯波之说是一种误会。

2. 桥式逆变器

桥式逆变器名称的来源是它的电路结构形式很像“惠斯登”电桥。由于对输出电压要求稳定的原因，故桥式逆变器的触发方式几乎都是它激。在线式UPS多采用桥式逆变器，因为它有着比推挽变换器更大的优点。比如推挽变换器功率管上的电压为电源电压的2倍，更加上状态转换时的上冲尖峰，要求该器件的耐压就更高，这样以来不但增加了器件的成本，而且也由于功率管工作电压的提高，降低了它的输出能力，因此用在后备式UPS上居多。桥式逆变器就克服了这些缺点，并且根据要求的不同，电路又分成半桥逆变器和全桥逆变器，下面将分别进行讨论。

1. 半桥逆变器

所谓半桥逆变器实际上电路的结构形式也是桥式的，所差的是两个桥臂上的器件不同。图4所示的是半桥逆变器结构及电原理图，图4(a)是它的电原理图，图4(b)是它的输出波形图。由图中可见，电桥的左边由电容器构成，右边由功率管构成，输出端就设在两电容器连接点和两功率管连接点之间。下面就讨论一下它的简单工作原理。

(a)电原理图

(b)输出波形图4 半桥逆变器结构及电原理图

假设电路已处于工作的准备状态，即电容C1和C2已充满电。在时间t=0功率管V1被打开，电流I1由电容器C1的正极出发，如空心箭头所示，流经功率管V1、变压器Tr初级绕组N1的BA、回到C1的负极，一直到t=t1，形成正半波，如图4(b)所示。在t=t1时，V1由于正触发信号的消失而截止，此时正触发信号加到了V2的控制极，使其开通，电流I2由电容器C2的正极出发流经变压器Tr初级绕组N1的AB，如图中的实心箭头所示，可以看出这时的电流方向是相反的，电流I2通过变压器后流经功率管

逆变器原理

逆变器原理是将直流电转为交流电的一种装置，通常由逆变桥、控制逻辑与滤波电路组成。其应用广泛，包括不间断电源（UPS）、太阳能发电转换等，适用于蓄电池、干电池、太阳能电池等直流源。

逆变桥的工作原理是核心，包括半桥逆变电路、全桥逆变电路、推挽逆变电路。半桥逆变电路原理图示，V1和V2的栅极信号在周期内正反偏各半周，互补输出矩形波，幅值为Um=Ud/2。工作流程涉及电流途径变化，电流值与电感L的大小有关。全桥逆变电路原理图如图三所示，由四个开关管和四个续流二极管构成两个桥臂，可看作两个半桥电路的组合。工作过程包含电流途径变换，输出电压等于输入电压Ud。推挽逆变电路原理图如图五所示，交替驱动两个IGBT，输出矩形波交流电压，变压器匝比为1:1时与全桥逆变电路波形及幅值相同。

控制逻辑电路负责控制各个IGBT管子的开关，以实现所需波形。逻辑控制电路多样，具体实现方式不作详细讨论。在设计时，需注意选择管子，如推挽电路中V1、V2管子承受的电压为2Ud，比全桥电路高一倍。

什么是UPS？

什么是UPS？

UPS，全称为uninterruptible power system，是一种不可或缺的电力保障设备，它犹如一座永不间断的电源守护者，为我们的电子设备提供持续、稳定且纯净的电力供应。其核心功能包括稳压、滤波和不间断供电，确保在电网波动或故障时，我们的设备仍能正常运行。图1展示了UPS的基本工作原理，它巧妙地结合了数字和模拟电路，以及自动控制的逆变器和储能装置。

UPS的工作原理就像一个电力转换专家，当市电质量出现问题时，它能自动净化并稳定电压；而在电力供应突然中断时，它能迅速切换到备用模式，为电脑等设备提供短暂但至关重要的电力，为我们争取宝贵的时间来处理突发情况。

UPS的分类：

1. 后备式UPS - 作为最常见的类型，它以简单结构和经济性见长。虽然在10毫秒的转换时间内可能产生方波而非正弦波，但其基础的稳压和断电保护功能使其在微机、外设、POS机等领域广泛应用。

2. 在线式UPS - 技术更为先进，能提供零中断、纯净正弦波的交流电，针对尖峰、浪涌等问题一网打尽。然而，它的投资成本较高，常用于关键设备和网络中心，这些地方对电力质量的要求极为严格。

3. 在线互动式UPS - 在后备式和在线式之间找到了平衡，拥有优秀的滤波功能和快速的转换时间（小于4ms），逆变输出接近正弦波，因此适合服务器、路由器等高需求设备，尤其在电力环境恶劣的地区，性价比极高。

为何需要配备UPS？

据统计，高达45%的电脑故障源自电源问题，包括断电、雷击、电压波动、频率漂移等。因此，从电源质量的优化和设备保护的角度来看，为电脑配备UPS是明智之举。特别是对于精密的网络设备和通信设备，任何电力中断都可能导致数据丢失或系统崩溃；而数据中心和服务器核心的网络中心，无论设备是否普通，都应配备UPS，以防数据损失，确保业务连续性。

总的来说，UPS就像电子设备的守护神，它的存在确保了我们在面对电力不稳定时，我们的设备仍能稳定运行，避免潜在的损失，因此在现代信息化社会中，它的价值不容忽视。

ups工作原理

UPS 基本功能单元为 : 整流器部分 , 升压部分 , 逆变器部分 , 控制部分及电池部分。

现以在线式 UPS 为例来介绍 UPS 基本工作原理。

UPS 主要功能是提供稳定的电源 , 所以按照供电渠道来划分 UPS 为市电模式、电池模式、旁路模式、维护模式四个部分 , 分别对应如下四种工作模式 :

1) 市电模式是 UPS 正常工作的状态 ,UPS 将输入的市电经过整流 (AC → DC) , 升压 (DC → DC) , 逆变 (DC → AC) 后转变成稳定可靠的电源输出 , 工作示意流程如下 : 市电 →隔离变压器 →输入 EMI →整流电路 (AC → DC) →升压电路 (DC → DC) →逆变电路 (DC → AC) →输出继电器 →输出 EMI →输出端子 →负载。

2) 电池模式是 UPS 在市电发生异常 (UPS 自身工作正常 ) 时的供电状态 , 工作示意流程如下 : 电池 →电池 SCR →升压电路 (DC → DC) →逆变电路 (DC → AC) →输出继电器 →输出 EMI →输出端子 →负载。

3) 旁路模式是 UPS 自身发生异常 ( 市电电压正常 ) 时的供电状态 , 市电通过 STS 向负载供电的同时 , 经过整流器整流后通过充电器给电池充电。工作示意流程如下 : 市电 →隔离变压器 →输入 EMI → STS 静态开关 →输出 EMI →输出端子 →负载。

4) 维护模式是对 UPS 进行维修时所选择的工作状态 , 此时负载由市电直接供电 , 可以对 UPS 进行维修测试动作工作示意流程如下 : 市电 →隔离变压器 →维护开关 →负载。

ups电源工作原理

一、为什么需要 UPS ？

一方面， UPS 不间断电源，顾名思义在市电发生停电时为我们提供一定能力的备用持续供电，使我们的电脑或设备等的工作不致中断。

而人们往往会忽略的是，在为我们提供电力的公共电网中，上面连接着不计其数各式各样的负载，其中的一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获取电能，反过来也会对电网本身造成影响，造成市电电压波形畸变或频率漂移，恶化电网或局部电网的供电品质。而一些意外的、人为的或自然的情形，如地震、雷击、输变电系统断路或短路，对于整个电网来说，随时都可能发生或存在，也就会同时危害到电力系统的正常供应，影响电力供应的品质，从而影响到负载的正常工作。

市电供电电源质量一般为：电压波动 ±5% ，频率 50Hz±0.5 Hz 。而通常的情况是，有的地方，有时甚至大部分时间都达不到这个标准，尤其以我国偏远地区为甚。各种来自内部和外部的因素对我们所处的电网形成污染或干扰，有时这种污染甚至十分严重。也就是说，我们的电脑或设备的硬件和信息、资料等，随时都在遭受威胁。造成这些污染和干扰的因素具体分为：

1 ． 电压浪涌：指输出电压有效值高于额定值 110 ％，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。

2 ． 电压尖峰：指二分之一周期至 100ms 期间内，叠加达 6000kV 以上的电压脉冲。这主要由雷电、开关操作、电弧式故障和静电放电等因素造成。

3 ． 电压瞬变：指峰值电压高达 20KV ，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因及可能造成的破坏类似于电压尖峰，只是在量上有区别。

4 ． 噪声电压：指射频干扰 (RFI) 和电磁干扰（ EFI ）以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。

5 ． 过压：指超过电网电压正常有效值一定百分比的稳定高电压。一般是由于接线错误，电厂或电站的误调整，附近重型设备关机。对单相电压而言，也可能是由于三相负荷不平衡或者是中线接地不良等原因造成。

6 ． 欠压：指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生原因包括大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。

7 ． 电压下陷：指一个或多个周期电压低于 80%~85% 额定电压有效值。主要由于附近重型设备的启动或者电机类机器启动造成。

8 ． 频率偏移：系指市电频率的变化超过 3Hz 以上。这主要由应急发电

机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。

9 ． 电源中断：电源中断是超过一个周期的无电状态。产生原因有线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障。

综上所述，为了保证计算机的正确运行，为了实时控制信号不出现丢失，为了保证设备的安全运行，人们对供电电源质量提出了越来越严格的要求。

二、什么是 UPS ？

我们所说的 UPS 就是不间断电源系统，它是英文 Uninterruptible power supply system 的缩写。

UPS 是伴随计算机和通信设备的诞生而出现的，作为电子信息系统的外围设备 , UPS 是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。

UPS 可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波、杂讯等现象，使计算机等电子信息系统和精密仪器的工作更安全而可靠。被称为 " 计算机的生命线 " ， " 是电脑及其它先进仪器不可缺少的电源保护天使 " 。因此，随着电子信息技术及应用的普及和发展， UPS 在我们的生产、工作和生活中，将占据重要的一面。

三、 UPS 的分类

从运作方式上可分为旋转型 UPS 和静止型 UPS 。旋转式 UPS 由整流器、电池、直流电动机、柴（汽）油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下，电动机带动飞轮和发电机给负载供电；当断电后，由于飞轮的惯性作用，会继续带动发电机的转子旋转，从而使发电机能持续给负载提供电源（电能 - 动能 - 电能），起到缓冲的作用，同时启动柴（汽）油机。当油机转速与发电机转速相同时，油机离全器与发电机相连，完成从市电到油机的转换。这是 UPS 的较早形式，动态 UPS 具有稳定可靠，维护技术比较简单的优点，但设备庞大笨重，效率低，噪声大。

随着半导体技术的发展， 1960 年以后，采用了大功率逆变技术和强电流电子开关，来实现大功率的电能转换。这种电能转换电路，不论是主电路还是其它控制电路，均采用半导体固定器件，故称为固态不停电电源或静止型不停电电源，简称静态 UPS 。它更能适应于当今电脑网络、医疗器械和精密仪器等的普遍应用中。

通常我们把静态 UPS 依技术和设计架构分为三类：后备式、在线式及在线互动式。依输出波形区分为：方波、正弦波、阶梯波。依容量分为小型 UPS ： 10KV 以下；中型 UPS ： 10KV 以上， 100KV 以下；大型 UPS ： 100KV 以上。依后备时间上则分为标准型和长效型。

后备式（ OFF LINE ） UPS 的含义是指，在外电电网电压正常时， UPS 的任务主要对自身蓄电池进行充电，其输出电压基本就是输入电网的电压。这种 UPS 有一定的转换时间（通常小于 10ms ），不能抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰，输出的电压不是稳压稳频的，最多是进行简单的调压。这种 UPS 线路简单，成本较低。例如力迅 NT 系列后备式 UPS ，虽然在于后备式 UPS 中，已经尽大限度的进行了全范围的，包括低端和高端部分的稳压（值的注意的是，市面上很多后备式 UPS 只有简单的稳压，甚至完全没有稳压功能），但是相对于在线式和在线互动式而言，这种稳压毕竟是简单的，低层次的。

在线式（ ON LINE ） UPS 的含义是指，即使在电网电压正常供电时， UPS 的输出，也是将外来电压经过本身的加工转换后再供给负载，也就是说，即使是在电 网电压正常时，市电也是经过变压器 -> 整流滤波 -> 逆变器 -> 开关 S3 （ S3 闭合， S2 断开） -> 输出。这种 UPS 无论在市电正常时将市电隔离，还是供电异常时转由蓄电池供电，逆变器始终处于工作状态，都能供给负载纯净的电源，并保持 0 中断时间。这样负载即使是实时控制信号，也不会因为市电异常而丢失或差错。如力迅 CP 系列，为您提供始终如一的高品质电源供应。

在线互动（ Line-Interactive ） UPS 则是指，在输入市电正常时， UPS 的逆变器处于反向工作给电池组充电，在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作，将电池组电压转换为交流电输出，因此在线互动式 UPS 也有转换时间。同后备式 UPS 相比，在线互动 UPS 的保护功能较强，逆变器输出电压波形较好，一般为正弦波，而其最大的优点是具有较强的软件功能，如 Netion 力迅 A-Smart 系列 UPS ，随机带有监控软件，可以方便的上网进行 UPS 的远程控制和智能化管理。

UPS工作原理

当市电正常为380/220VAC时，直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器，输出稳定的220V或380V交流电压，同时市电经整流后对电池充电。当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能。

从电网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时，不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作，长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能，当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态，并在负载正常时自动返回。

当发生严重超载（超过200%额定负载）时，不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面输入空气开关也可能跳闸。消除故障后，只要合上开关，重新开机即开始恢复工作。

扩展资料：

一、飞轮式不间断电源

在使用电池的时代之前，不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应，这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机（或汽油机）及发电机等组成。

在电网供电的情况下，由整流器提供的直流电驱动电动机带动飞轮旋转，并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用，发电机转速可以保持均衡，此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。当电网断电后，飞轮继续带动发电机的转子旋转，同时启动柴油机带动发电机发电，替代原有电网为负载供电。

由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力，会产生较大的噪音同时体积也较大，因此目前一般仅被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合，通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。

二、 蓄电池式不间断电源

自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来，不间断电源一直在被改进，但是其基本原理没有重大变化。

现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成，一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下，不间断电源利用电网电源为自身充电，在电网出现异常的时候，不间断电源将存储于电池中的电能释放，供负载使用。

它按工作方式通常分为在线式和后备式（亦称为离线式）两种；按输出波形可分为正弦型、近似正弦型（用阶梯方波来拟合正弦波）等。

参考资料：百度百科 不间断电源

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