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3C3 UPS架构以及工作原理介绍张椿涛一>整体介绍产品介绍：3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线，三相输入，三相输出的UPS.3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题，如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.注：以下均以3C3-30KS-ISO为例:面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.2. ENTER确认键功能通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰MOV板滤除输入市电中的尖峰高压隔离变压器输入市电与UPS电气隔离输入电感防止输入电流突变UPS整体架构介绍：3C3 UPS架构示意图功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器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为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分，分别对应四种工作模式：A.市电模式: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,工作示意流程图如下:说明：供电回路充电回路UPS市电模式工作示意图市电→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→负载市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电B．电池模式：UPS电池模式工作示意图电池→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C.旁路模式UPS旁路模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载市电通过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旁路模式是UPS自身发生异常（市电电压正常）时的供电状态D．维护模式市电→隔离变压器→维护开关→负载维护模式是对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.二>各部分电路工作原理介绍:1.功率板(单相)：功率板（PSDR）是UPS主要组成部分，主要担负UPS电源转换功能主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成：充电输入电压功率板示意图2.1进出功率板接线：“两输入，两输出，一充一放，外加控制”a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”：b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N“两输出”:b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:1.2.1 整流器(AC→DC):作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC整流工作示意图整流电路示意图1.2.2升压BOOST电路(DC DC):作用：将整流后的直流电压（±REC电压）通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.升压BOOST工作示意图BOOST工作电路原理示意图1.2.3逆变电路:作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压逆变器工作示意图逆变器电路原理示意图2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关作用：1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.2.输入、输出电压以及负载侦测.STS静态转换开关工作示意图STS接线介绍：“三进三出一N线，外加控制与侦测”“三进”：市电三相输入火线（L A L B L C）, 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,（L A L B L C）, STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)TXINPUT A+24V电源供STS自身使用INPUT B所以输入AB间阻抗大约有120Ω3.充电器:作用: 输入市电市电正常时,UPS处于旁路或市电模式下, 将整流器输出电压(三相)±REC电压转换成稳定的432V直流电压输出供电池充电使用.充电板接线介绍：“一进一出，外加电源与通讯”“一进”：三相整流电压输入：红线：三相整流后REC+相互连接后→充电板REC+黑线: REC-即BAT-, 各功率板(BAT-) →充电板BAT- “一出”: 电池输入: 红线: 充电板BA T+ →端子排BAT+黑线: 充电板BAT- →端子排BAT-“电源”: 充电板工作电源: 红黑两PIN 信号线: CCB上CN1 →充电板上CN03(CN05) “通讯”:与CU4通讯: 3线排线: 充电板CN01 → CU42线排线: 充电板CN02 → CU44. CCB (Common Control Board):作用：1. 产生所有PCB(STS除外)所需要的低压直流电源.2. CU4到功率板控制信号转换, 即CU4控制命令←→CCB←→功率板.3. 上电初期给BUS电容预充电.CCB FLY BACK 电路架构注:HFPW+ 是频率为38KHZ的高频交流电源,供LCD CHGR PSDR使用.CCB接线介绍: +BUS: CCB上+BUS → +BUS电容-BUS: CCB上-BUS → -BUS电容N : CCB上N → BUS电容NA. 电力线: 市电: CCB上I/P-L →STS A相市电输入电池: CCB上+BAT →充电板BAT+CCB上-BAT →充电板BAT-保护: CCB上V.DIS 、D.DIS →REC FUSE 上V.DIS 、D.DISHFPW+电源输出: CCB上CN01 → LCD CN103CN02 → CHGR CN03开机信号线: CCB上CN04 →LCD CN204面板确认键: CCB 上CN03 →液晶面板B.信号线: 保护信号线: CN300 → REC FUSE 板+24V输出RELAY驱动线: CCB上CN206 →输出RELAY风扇转速控制: CCB上CN208 → LCD CN106风扇电源: CCB上CN200→ CN205CCB与CU4信号线: CCB 上CNCU4 →CU4 (64PIN)CCB与PSDR信号线: CCB上CNL1→R PSDRCNL2→S PSDRCNL3→T PSDR 注意: 20~40KS CCB上还有一条CN7 →CN8 短路线5.LCD:作用: 1. 显示UPS相关工作参数2. 负责UPS INTERFACE通讯板与内部通讯.3. 风扇转速控制.LCD接线介绍:与CU4通讯线: LCD 40PIN排线CN101 → CU4 通讯线与液晶面板通讯线: LCD 30PIN排线CN202 →液晶面板与INTERFACE通讯线: LCD 30PIN排线CN102 →通讯板LCD 电源输入线: LCD CN103 → CCB CN01UPS开机信号线: LCD CN204 →CCB CN04风扇转速控制信号线: LCD CN106 →CCB CN2086. CU4:3C3UPS的主控制器.负责所有电路工作所需的控制信号.7. PFC: PFC CARD 插于各相PSDR(CN21)上,主要功能是控制升压电路工作, 将±REC →±BUS电压.8. INTERFACE: 包括 RS-232、PPVIS、 RS485、AS400通讯端口.9. EMI 、MOV :负责输入、输出电压的滤波以及吸收输入市电的浪涌.附录Ⅰ：UPS整机架构。
UPS工作原理UPS（不间断电源）是一种能够在电力中断或电压波动时提供临时电力供应的设备。
它在许多领域中起着重要的作用，包括计算机数据中心、医疗设备和通信基础设施等。
了解UPS的工作原理对于理解其功能和应用至关重要。
一、UPS的基本原理UPS的基本原理是将电能转换为其他形式的能量储存起来，以备用电源在需要时供应。
它主要由三个关键组件组成：整流器、电池和逆变器。
1.1 整流器整流器是UPS的第一个组件，它将交流电转换为直流电。
它通常采用整流器桥，通过将交流电的正负半周期分别转换为直流电，然后通过滤波电路来消除电流中的脉动。
1.2 电池电池是UPS的第二个组件，它用于储存电能。
当电网供电正常时，电池会通过整流器进行充电。
一旦电网供电中断，电池就会被自动切换到逆变器，以提供临时的电力供应。
1.3 逆变器逆变器是UPS的第三个组件，它将直流电转换为交流电。
当电网供电中断时，逆变器会从电池中提取直流电并将其转换为交流电，以供应给与UPS连接的设备。
逆变器还需要滤波电路来消除输出电流中的脉动。
二、UPS的工作模式UPS通常有三种工作模式：在线模式、线交互模式和离线模式。
2.1 在线模式在线模式是UPS的最常见工作模式。
在这种模式下，UPS始终将电力从电池中转换为交流电，然后供应给与其连接的设备。
当电网供电中断时，UPS会自动切换到电池供电，以保持设备的连续供电。
2.2 线交互模式在线交互模式是一种折中的工作模式。
在这种模式下，UPS将电力从电网传输到设备，但同时也会将电力储存在电池中。
当电网供电中断时，UPS会立即切换到电池供电，以保持设备的连续供电。
2.3 离线模式离线模式是一种较简单的工作模式。
在这种模式下，UPS将电力直接从电网传输到设备，而不经过电池。
当电网供电中断时，UPS会立即切换到电池供电，以保持设备的连续供电。
三、UPS的容量和备份时间UPS的容量是指其能够提供的最大功率。
它通常以千瓦（kW）或千伏安（kVA）来表示。
UPS的工作原理UPS（不间断电源）是一种用于提供电力备份和电力稳定的设备。
它在电网供电正常的情况下，通过将电能转化为其他形式的能量储存起来，以备电网停电或电压波动时使用。
当电网供电中断或电压异常时，UPS会立即启动并将储存的能量转换为电力供应给连接的设备，以保证设备的正常运行和数据的安全性。
UPS的工作原理可以分为三个主要部分：充电系统、逆变系统和静态切换系统。
1. 充电系统：充电系统是UPS的一个重要组成部分，它负责将电网供电转化为直流电能并储存在电池中。
当电网供电正常时，充电系统通过整流器将交流电转换为直流电，并将电能储存在电池组中。
充电系统还包括电池管理系统，用于监测电池的状态和充电情况，以确保充电效率和电池的寿命。
2. 逆变系统：逆变系统是UPS的核心部分，它负责将储存在电池中的直流电能转换为交流电能，以供应给连接的设备。
当电网供电中断或电压异常时，逆变器会立即启动，并将直流电转换为稳定的交流电。
逆变系统还包括滤波器和稳压器，用于消除电压波动和噪音，以保证供电的质量和稳定性。
3. 静态切换系统：静态切换系统是UPS的另一个重要组成部分，它负责在电网供电中断或电压异常时，将电源切换到UPS的电池供电模式。
当电网供电中断时，静态切换器会自动检测并切断电网供电，然后将电源切换到UPS的逆变器输出。
当电网供电恢复正常时，静态切换器会自动切换回电网供电模式，以实现无缝切换，保证设备的连续供电。
总结：UPS的工作原理是通过充电系统将电能储存到电池中，逆变系统将储存在电池中的直流电转换为交流电，并通过静态切换系统在电网供电中断时切换到电池供电模式，以保证设备的连续供电。
UPS在电力不稳定或中断的情况下，能够提供可靠的电力支持，保护设备免受电力波动和停电的影响，广泛应用于计算机数据中心、医疗设备、通信基站等对电力稳定性要求较高的领域。
UPS的基本工作原理1、后备式ＵＰＳ工作原理后备式ＵＰＳ原理框图如图所示，其特点是：没有输入整流滤波器，逆变器只由蓄电池供电。
▲后备式ＵＰＳ原理框图市电正常时，ＵＰＳ工作于旁路状态，转换开关接在市电输入端。
输入市电经转换开关１、输出变压器给负载供电。
同时转换开关２接在蓄电池端，充电电路给蓄电池充电。
市电变化时，通过继电器改变输出变压器的接点，可稳定输出电压。
市电出现故障（中断、电压过高或过低）时，ＵＰＳ工作在后备状态，监测控制电路监测到市电故障后，将转换开关１和２都转向逆变器端。
逆变器将蓄电池提供的直流电压变成交流电压经输出变压器给负载供电。
逆变器输出方波，当负载变化时，通过改变方波的宽度稳定输出电压。
在后备式ＵＰＳ中，转换开关的切换时间和逆变器的启动时间一般为４～９ｍｓ。
此外，后备式ＵＰＳ除了对市电电压的幅度波动有所改善外，对市电电网出现的频率不稳、波形畸变和从电网上串入的干扰基本没有任何改善。
2、在线式ＵＰＳ工作原理在线式ＵＰＳ原理框图如下图所示，其特点是：逆变器一直处于工作状态，输出电压波形通常为正弦波。
▲在线式ＵＰＳ原理框图市电正常时，静态开关接在输出变压器端，输入电压经整流滤波后，给逆变器供电。
逆变器输出正弦脉冲调制波（ＳＰＷＭ），经输出变压器和滤波器变成纯净正弦波，通过静态开关给负载供电。
逆变器同时完成稳压和自动频率跟踪功能。
市电出现故障（中断、电压过高或过低）时，ＵＰＳ工作在后备状态，静态开关仍接在输出变压器端，逆变器将蓄电池的直流电压转换成交流电压，并通过静态开关输出到负载。
市电正常，但逆变器出现故障或输出端过载时，ＵＰＳ工作在后备状态，静态开关切换到市电端，由市电直接给负载供电。
控制、监测、报警及保护电路提供逆变、充电、静态开关转换所需控制信号，并显示各自的工作状态。
ＵＰＳ出现过压过流、过热时，及时报警并提供相应保护。
在线式ＵＰＳ电源可真正实现不间断供电。
此外，在线式ＵＰＳ还装有输入ＥＭＣ滤波器和输出滤波器，来自电网的干扰得到有效的抑制。
UPS的工作原理UPS（不间断电源）的工作原理是通过将交流电转换为直流电，并将其存储在电池中，以便在停电或电压波动时提供电力供应。
下面将详细介绍UPS的工作原理。
1. 输入电路：UPS的输入电路连接到电网或发电机，用于接收来自外部电源的交流电。
输入电路通常包括过滤器、稳压器和绕组等组件，以确保输入电源的稳定性和纯净性。
2. 整流器：输入电路将交流电转换为直流电，通过整流器实现。
整流器通常采用整流二极管或可控硅等器件，将交流电转换为直流电，并将其传送到后续的电池充电器和逆变器。
3. 电池充电器：UPS中的电池充电器将直流电能传送到连接的电池组，以便将电能存储在电池中。
充电器通常具有恒定电流和恒定电压的充电模式，以确保电池在充电过程中的安全性和有效性。
4. 逆变器：当输入电源中断或电压波动时，UPS的逆变器开始工作。
逆变器将存储在电池中的直流电能转换为交流电，以供应给与UPS连接的负载设备。
逆变器通常采用高频开关电源技术，以提供高效率和稳定的交流电。
5. 静态切换器：UPS中的静态切换器用于在输入电源中断时实现无间断的电源切换。
当输入电源中断时，静态切换器会迅速将负载从输入电源切换到逆变器输出，以确保负载设备的连续供电。
6. 控制系统：UPS的控制系统负责监测输入电源的状态、电池电量和负载需求，并根据需要控制整流器、逆变器和静态切换器的工作。
控制系统还可以提供故障诊断和报警功能，以确保UPS的正常运行和及时维护。
7. 输出电路：UPS的输出电路将逆变器输出的交流电供应给连接的负载设备。
输出电路通常包括过滤器、稳压器和绕组等组件，以确保输出电源的稳定性和纯净性。
总结：UPS的工作原理是通过整流器将输入的交流电转换为直流电，并将其存储在电池中。
当输入电源中断或电压波动时，逆变器将存储在电池中的直流电转换为交流电，以供应给负载设备。
静态切换器实现了无间断的电源切换，控制系统监测和控制UPS的工作状态。
通过这些组件的协调工作，UPS能够提供稳定可靠的电力供应，保护负载设备免受电力故障的影响。
UPS 结构原理功能介绍Ingrasys Sunic一、U PS 的结构电路图：二、U PS 的分类：1、离线式UPS：平时处于蓄电池充电状态，在停电时逆变器紧急切换到工作状态，将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出，因此离线式UPS也被称为后备式UPS。
然而这种UPS存在一个切换时间问题，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。
但实际上这个切换时间很短，一般介于2至10毫秒，而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。
2、在线式UPS：而在线式UPS则一直使其逆变器处于工作状态，它首先通过电路将外部交流电转变为直流电，再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。
在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰；在停电时则使用备用直流电源（蓄电池组）给逆变器供电。
由于逆变器一直在工作，因此不存在切换时间问题，适用于对电源有严格要求的场合。
3、线上互动式UPS：这是一种智能化的UPS，可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内，如有偏差可由稳压电路升压或降压，提供比较稳定的正弦波输出电压。
而且它与计算机之间可以通过数据接口（如RS-232串口）进行数据通讯，通过监控软件，用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况，简化、方便管理工作，并可提高计算机系统的可靠性。
因上述两种UPS不适于在电网质量十分差的环境下工作和对供电质量要求较高的负载使用。
所以只着重介绍在线式UPS。
以下如无特别说明，所述的UPS都指在线式。
在线式UPS原理如图1所示:图1. UPS原理框图主要由整流器、逆变器、静态转换开关和后备电池组成。
经过交流? 直流? 交流的能量转换过程，只从市电取出能量，输出的交流电源是经过逆变器重新产生，其电压、波形由UPS本身控制，具有稳压、稳频、净化和不间断等功能。
下面就各部分的功能及其结构分别加以说明。
UPS工作原理UPS（不间断电源）工作原理UPS（不间断电源）是一种用于提供电力备份和保护的设备，它能够在电网供电中断或者电压波动时提供稳定的电力输出。
UPS的工作原理涉及电池、逆变器和稳压器等组件，下面将详细介绍UPS的工作原理。
1. 电池系统：UPS的核心组件之一是电池系统，它负责存储电能以备不时之需。
电池组通常由多个电池串联而成，以提供足够的电容储备。
当电网供电正常时，电池组会通过充电器进行充电，以保持充足的电能储备。
一旦电网供电中断，电池组就会发挥作用，提供稳定的直流电源。
2. 逆变器：UPS的逆变器是另一个关键组件，它将直流电能转换为交流电能。
当电网供电正常时，逆变器处于待机状态，直流电能通过绕过逆变器的路径直接供应给负载设备。
一旦电网供电中断，逆变器就会启动，将储存在电池中的直流电能转换为所需的交流电能，并将其提供给负载设备。
3. 稳压器：UPS还配备了稳压器，用于稳定输出电压。
电网供电时，稳压器会监测电压波动并进行调整，以确保输出电压的稳定性。
当电网供电中断时，稳压器仍然起作用，通过控制逆变器输出的交流电压来保持负载设备的稳定工作。
4. 控制系统：UPS的控制系统用于监测电网供电状态、电池电量以及负载设备的电流和电压等参数。
一旦探测到电网供电中断或者电压波动，控制系统会即将启动逆变器，并切换到电池供电模式。
同时，控制系统还会监测负载设备的电流和电压，以确保UPS能够提供稳定的电力输出。
5. 静态切换器：UPS还配备了静态切换器，用于在电网供电中断时迅速将负载设备切换到UPS 供电模式。
静态切换器能够在毫秒级别完成切换，确保负载设备不会感受到电力中断。
总结：UPS的工作原理可以简单概括为：当电网供电正常时，UPS通过稳压器将电能稳定供应给负载设备；一旦电网供电中断，UPS的控制系统会启动逆变器，并通过电池系统提供稳定的电力输出。
逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电能，并通过静态切换器将负载设备切换到UPS供电模式，以确保负载设备的稳定工作。
