电源：UPS的性能分类与标准化UPS系统结构

S从系统输出端吸取一定的功率经主逆变器、Delta 逆变器进行整流、逆变两次变换，以控制Delta 变压器的副边绕组的电流，使从市电输入的电流增大，以满足负载的功率需求。在这种情况下Delta 变压器的原副边都有电压和电流，因此有功率变换。这个变换是从副边至原边的变换。

图6　Delta 变换UPS

C.市电电压高于PBP的电压时(例如+15%)，为了保持功率平衡，Delta 逆变器应减小输入电流。但是负载经PBP从市电得到的功率不能满足负载需要。Delta 变换UPS从Delta 变压器吸取一定的功率经Delta 逆变器、主逆变器进行整流、逆变两次变换，最后经PBP供给负载。由直接市电供给的功率和经变换后供给负载的功率正好满足负载的需要。在这种情况下Delta 变压器的原副边都有电压和电流，因此有功率变换。这个变换是从原边至副原边的变换。

蓄电池充电的情况：市电电压在±15%范围内变化时，都可以给蓄电池充电。控制方法如下：A.　市电电压等于或低于PBP点的电压时，控制Delta变压器副边电流，使从市电吸取的、送到PBP的电流比负载需要的大，多余的电流即通过主逆变器内部的回扫二极管到达DC母线，给蓄电池充电。

B.　市电电压高于PBP点的电压时，市电输入电流仍控制为保持市电电压为额定值时的电流，此时的市电输入功率大于负载需要的功率。负载仅从市电吸取所需要的功率，其剩余功率流过Delta变压器原边耦合到副边，再经Delta 变换器内部的回扫二极管整流到达DC母线，给蓄电池充电。

(2)市电停电时或电压变化超出±15%，负载由蓄电池经主逆变器供电。此时主静态开关断开。

(3)Delta 变换UPS 系统故障时，负载经旁路由市电直接供电。

2.4 　双变换UPS (Double conversion UPS)

双变换UPS如图7所示，由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等所组成。双变换UPS有正常、储能和旁路三种工作方式。

在正常工作方式下，整流器将市电交流电整流为直流电，供给逆变器，同时给蓄电池充电。逆变器将直流电逆变为交流电供给负载。因为将负载功率进行了整流和逆变两次变换，故这种UPS称为双变换UPS。

当市电电源停电时或电压和频率指标超出允差时，双变换UPS将转入储能方式，由蓄电池经逆变器不间断地为负载继续供电。

当UPS 的功能部件故障时或UPS 过载时，静态转换开关将负载直接连接到市电电源(旁路电源)，由市电电源供电，即工作于旁路方式。

双变换UPS的优点：

(1)双变换UPS的优点是实现了负载与市电电源干扰的完全隔离，在任何情况下都能为负载提供电压和频率稳定交流电源;(2)市电电源停电时UPS 转换至储能方式的过程中无供电中断;(3)允许很宽的输入电压变动范围;(4)输出电压精度很高;

双变换UPS的缺点是在正常方式下将100%负载的负载功率进行了整流、逆变两次变换，损耗较大，影响了系统效率的提高。

图7　 双变换UPS

2.5 　 UPS 的性能分类与抑制市电电源干扰的能力

如前所述，UPS性能分类代码表示的是电源质量，包括：(1)UPS输出电压、输出频率与市电输入电源的电压、频率的关系;(2)UPS输出电压波形;(3)UPS输出的动态特性。此外，符合IEC62040规定的性能分类代码的各种UPS还具有不同程度的抑制市电电源干扰的能力。

最常见的市电电源干扰主要有以下10种：(1)电源停电(2)电压下降(3)短时过压(4)欠压(5)雷电(6)过压(7)电压瞬变(8)频率波动(9)电压波形失真(10)电压谐波。

图8示出性能分类代码为VFI、VI和VFD的UPS可以抑制的电源干扰。

最简单的UPS是VFD级UPS，即冷备用UPS。它能抑制前三种电源干扰，但在电源转换过程中有供电中断。因此只能用于允许短时供电中断的负载。

对电压稳定度要求较高的负载需要能抑制前五种电源干扰的VI级的UPS，这就是市电交互UPS。

对电源质量和电压稳定度要求最高的负载需要能抑制所有的市电电源干扰的VFI级UPS，这就是双变换UPS。

图8　市电电源干扰和UPS性能分类代码

3　冗余UPS 的系统结构

3.1 概述

IEC62040规定的各种单机UPS系统，从可靠性和功能性上来看，可以分别满足不同应用场合的需要。在小功率的应用场合，各种单机UPS系统都可以采用。在中、大功率的应用场合，可以采用双变换UPS 系统。应该指出，仅仅满足可靠性和功能性的要求还是不够的，对于要求高可用度的应用场合，还应满足可维性和故障容限的要求，以提高系统的可用度。

VFI级的双变换UPS是性能最好、可靠性最高的UPS。但是，当UPS、蓄电池需要进行预防性维护时，负载将被转换到未经调节的市电电源上，此时负载没有与市电电源的各种各样干扰隔离。一般来说，双变换UPS单机系统的预防性维护需要的时间是每年约2～4小时。因此，对于不