UPS电路的使用与检修技巧

知识导读

一、UPS 不间断的工作原理

不间断电源简称UPS，它是一种将蓄电池与主机进行连接，并借助主机上的逆变器等模块电路，将原本的直流电转换为市电的装置。其最大的特点是能够提供稳定、不间断的电力供应。在市电正常的状态下，UPS 主要起稳压器的作用，如果因为故障或是检修等原因导致市电中断，UPS 则会将蓄电池的直流电通过逆变器转换的方式向负载提供交流电，确保负载正常工作。UPS 不间断电源一般分为在线式和非在线式两大类。

1.非在线式UPS 的工作原理

非在线式UPS 也称后备式UPS，它的主要作用是紧急供电，此类UPS 装置与市电连接的电路负责向负载设备进行供电，另一条电路则向UPS 中蓄电池供电，当市电意外中断时，UPS 装置上的开关会自行将市电的回路切断，同时蓄电池启动，通过逆变器将直流电转换为220 V 交流电供给负载设备。

2.在线式UPS 的工作原理

在线式UPS 由逆变器、静态开关、充电电路、蓄电池（组）、保护电路等元器件组合而成，此类UPS 能够对电流进行中转，即将市电提供的电流引入到UPS 装置中，再将电流分出进行供电，它的加入使市电不直接向负载设备供电，而是向UPS 进行供电，由UPS 将市电转换为直流电，一路用于蓄电池充电，另一路转换为交流电后供给负载设备。如果市电电压出现不稳定的情况，UPS 中的蓄电池会自动将存储的直流电转换为交流电供负载设备使用，直至市电电压恢复正常后，蓄电池会自动转换为充电状态。加装在线式UPS 的负载设备在运行过程中，UPS 始终处于工作状态，其不供电时，起稳压器的作用。

二、UPS 电源系统

UPS 电源系统由4 部分组成：整流、储能、变换和开关控制。

整流器件采用可控硅或高频开关整流器，当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压，具有稳压功能。

储能电池具有存储直流直能，消除脉冲干扰，起到净化的作用，也称为对干扰的屏蔽作用。

变换电路包括AC-DC 变换电路和DC-AC 逆变电路。AC-DC 变换电路是将电网来的交流电经自耦变压器降压、全波整流、滤波变为直流电压，供给逆变电路。AC-DC 输入有软启动电路，可避免开机时对电网的冲击。DC-AC 逆变电路一般采用大功率IGBT 模块全桥逆变电路，具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。

控制驱动电路是完成整机功能控制的核心，它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM 正弦脉宽调制的控制，由于采用静态和动态双重电压反馈，极大地改善了逆变器的动态特性和稳定性。

任务实施

一、准备阶段

工作环境：电气、消防、卫生等应符合实训安全要求的电工实训室，且具有投影仪等多媒体教学设备。

配套设备：电气安装与维修实训平台。

仪器仪表：每人配备电工常用工具一套（尖嘴钳一把，一字、十字螺丝刀各一把），万用表一块。

元器件及耗材：UPS 不间断电源、相关电气元件及导线若干。

资料准备：UPS 不间断电源的使用说明书。着装要求：穿工作服、穿绝缘胶鞋、戴胸牌。

二、操作过程

1.UPS 电源系统开、关机

（1） 第一次开机。

① 按以下顺序合闸：储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON”。

② 按UPS 启动面板“开”键，UPS 电源系统将徐徐启动，“逆变”指示灯亮，延时1 min后，“旁路”灯熄灭，UPS 转为逆变供电，完成开机。

③ 经空载运行约10 min 后，按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载。

（2） 日常开机。

只需按UPS 面板“开”键，约20 min 后，即可开启计算机或其他仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后，方可打开负载设备电源开关（注：手动维护开关在UPS 正常运行时，呈“OFF”状态）。(www.xing528.com)

（3） 关机。

先将计算机或其他仪器关闭，让UPS 空载运行10 min，待机内热量排出后，再按面板“关”键。

2.UPS 电源系统使用注意事项

（1） UPS 电源主机对环境温度要求不高，在 + 5～40 ℃都能正常工作，但要求室内清洁，少尘，否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱。储能蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度为25 ℃，平时不能超过 + 15～ + 30 ℃。温度太低，会使蓄电池容量下降，温度每下降1 ℃，其容量下降1%。其放电容量会随温度升高而增加，但寿命降低。如果在高温下长期使用，温度每升高10 ℃，电池寿命约降低一半。

（2） 主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数，会直接影响其使用寿命，但随着环境温度的改变，对浮充电压要做相应调整。通常以25 ℃为标准，环境温度每升高或降低1 ℃时，浮充电压应增加18 mV（相对于12 V 蓄电池）。

（3） 在无外电而靠UPS 电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS 电源，应先关断各负载，等UPS 电源系统启动后再开启负载。因负载瞬间供电时会有冲击电流，多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS 电源瞬间过载，严重时将损坏变换器。

（4） UPS 电源系统按使用要求功率余量不大，在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。但工作性质决定了UPS 电源系统几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载，即使是在基本满载状态下工作，都会造成主机出故障，严重时将损坏变换器。

（5） 自备发电机的输出电压，其波形、频率、幅度应满足UPS 电源对输入电压的要求，另外发电机的功率要远大于UPS 电源的额定功率，否则任一条件不满足，将会造成UPS 电源工作异常或损坏。

（6） 由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电连接条、输出线时应有安全保障，工具应采用绝缘措施，特别是输出接点应有防触摸措施。

（7） 不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电流可能会造成电池热失控或失水，电压、电流过小造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大。

（8） 在任何情况下，都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深，循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中，通常放电达到容量的30%～50%就可以了。

（9） 对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温度升高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。

3.UPS 电源系统的日常维护与检修

（1） 防尘和除尘。UPS 电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，气候干燥的地区，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好，一般每季度应彻底清洁一次，同时检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢现象，并进行除尘。

（2） 电池部分的维修。

① 储能电池的工作全部是在浮充状态，至少应每年进行一次放电。放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡。要清除放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有一只达到放电终止电压时，应停止放电，继续放电时应先消除落后电池后再放。

② 核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是先要找到并处理落后电池，经对落后电池处理后再做核对性放电实验。这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反极电池。

③ 平时每组电池至少应有8 只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考，对标示电池应定期测量并做好记录。

④ 日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动、腐蚀现象，检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常。

（3） UPS 电池系统故障检修。

① 根据故障现象查明原因，判断是负载还是UPS 电源系统故障，是主机还是电池组故障。

② 对于主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障现象，要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。

③ 电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象时，应及时采用相应的方法恢复和修复，对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池连在一起，否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换，以免影响到主机。

项目评价

完成实训项目，填写表4.1.6 所列考核评价表。

表4.1.6　变频器面板的操作与运行考核评价表

续表