电源：UPS的性能分类与标准化UPS系统结构

指标超出UPS的预定允差时， UPS转入储能工作方式，启动逆变器，负载由蓄电池经逆变器直接或通过UPS开关(电子开关或机械开关)供电。从市电供电向蓄电池供电的转换过程将引起4～8ms 的中断时间。

蓄电池/逆变器组合将一直为负载供电到蓄电池放电终止。或者供电到交流输入电源恢复，负载转换回由输入交流电源供电。(以先到者为准)

这种UPS是最简单、最经济的UPS。但是有一些严重的缺点，(1)负载没有与市电电源的干扰隔离。(2)市电停电时负载转换为由逆变器供电的过程中供电中断时间较长，对许多重要的应用场合(特别是IT系统)是不适合的。(3)在正常工作方式下输出电压和频率没有调节，取决于市电的电压和频率。

因此这种UPS仅适用于小容量系统。

图4　冷备用UPS

2.3　市电交互UPS (line interactive UPS)

2.3.1　典型的市电交互UPS

市电交互UPS如图5所示，系统由电源接口电路、逆变器、蓄电池、UPS开关等所组成。接口电路包括静态开关和电感(扼流圈)。逆变器是双向变换器，即有市电时将市电交流电整流为直流电给蓄电池充电;市电停电时将蓄电池的直流电逆变为交流电为负载供电。

市电交互UPS有三种工作方式：正常方式、储能方式和旁路方式。

在正常方式下，交流输入电源(市电)与逆变器并联、相互作用向负载供电，逆变器进行输出电压的调节，交流输入电源(市电)供给负载电流，并给蓄电池充电。系统输出频率等于交流输入电源的频率。因为逆变器的输出频率必须与市电频率相同，才能通过控制逆变器与市电之间的相位角，使两者相互作用，向负载提供稳定的电源，并实现对蓄电池的充电。因此，称为市电交互UPS。

当交流输入电源电压超出UPS预定的允差时，UPS工作在储能方式。

在储能方式下，负载由蓄电池通过逆变器继续为负载供电。此时电源接口电路中的静态开关断开，以防止逆变器电源反馈到市电电源。蓄电池/逆变器组合一直为负载供电到蓄电池放电终止。或者供电到交流输入电源恢复，负载转换回由输入交流电源供电。

旁路方式是指在UPS故障或过载时，负载切换到由旁路电源供电。

市电交互UPS的优点是成本较低，提供了输出电压的调节。市电交互UPS的缺点：(1)负载没有与市电电源的干扰真正的隔离。(2)不能进行输出频率的控制，输出频率取决于市电频率。(3)输出电压调节性能一般，因为输出电压的调节是通过市电与逆变器并联完成的。

图5　市电交互UPS

2.3.2　 Delta 变换UPS(Delta conversion UPS)

Delta 变换UPS是20世纪90年代研制开发的一种性能优良的，在系统结构和电能变换上引入了新的概念，在某些技术性能指标上获得了突破性进展的UPS。该项技术至今在国际上仍有争议，IEC62040 也没有明确规定Delta 变换UPS。

根据国际标准IEC62040-3关于UPS性能分类的规定，国际上UPS 行业多数意见认为Delta 变换UPS属于市电交互UPS，或者是市电交互UPS的一种变形，因为其输出频率取决于市电电源的频率，性能分类代码为VI。

Delta 变换UPS的系统组成如图6所示，包括两个逆变器、交流输入开关、Delta 变压器和旁路开关等。其中一个逆变器称为Delta 逆变器，另一个称为主逆变器。Delta 逆变器的额定容量为负载容量的30%，主逆变器的额定容量为负载容量的100%。Delta 变压器的原边绕组串联接在市电和UPS 输出之间。Delta 逆变器和主逆变器都是双向变换器，它们可以将交流电变为直流电，同时有可以将直流电变为交流电。

主逆变器是恒压源，它精确控制功率平衡点(PBP)的电压大小和电压波形。因此在Delta 变压器的原边绕组两端的电压等于市电交流输入电压和功率平衡点上的固定电压的差值。Delta 变压器原边绕组的电压控制副边绕组的电压。

Delta逆变器是可变电流源。Delta 变压器 边绕组的电流取决于Delta逆变器输出电流。Delta 变压器 边电流是由副边电流调节的。原边电流的波形还取决于副边电流的波形。Delta 逆变器的作用是在Delta变压器副边绕组中产生适当的电流，以控制市电输入到原边绕组的电流。Delta 逆变器还可以控制市电输入电流波形，使之为正弦波且与电压同相位，因此可以将输入功率因数控制到接近1。负载电流中的谐波电流由主逆变器供给。

Delta 变换UPS 的工作方式如下：

(1)在正常情况下(市电电压的变化在额定电压的±15%以内)负载由市电经Delta 变压器的原边绕组供电，主逆变器将PBP平衡点的电压控制到额定电压。根据市电电压变化范围，有下面三种不同的情况。

A.当市电电压等于PBP处的电压时，Delta 变压器的原边和副边绕组电压均等于零，无任何功率变换。

B.市电电压低于PBP的电压时(例如-15%)，Delta 变换UP