ups電源工作原理和維修技巧

為了保證計算機的正確、安全運行，我們對供電電源提出了越來越嚴格的要求，而UPS就是針對這一要求而設計發(fā)展普及起來的一種供電系統(tǒng)（Uninterruptible

Power System）稱為“不間斷電源系統(tǒng)”或“不停電供電系統(tǒng)”簡稱UPS?，F(xiàn)在不間斷電源，在計算機的外圍設備中已經(jīng)從一個不是很受重視的角色迅速演變成為互聯(lián)網(wǎng)的關鍵設備及電子商務的保衛(wèi)者。那么ups電源原理和維修技巧是怎樣呢？我們來看下。

一、ups電源工作原理

UPS不間斷電源立即轉入電池逆變狀態(tài);為防止市電來回切換，只有當市電恢復到170～270V時，

UPS才轉入市電逆變狀態(tài)。市電頻率的偵測與控制偵測市電頻率的目的是作為逆變鎖相的依據(jù)，通過調整逆變的過零點調整逆變相位，使在市電狀態(tài)下的逆變輸出與市電輸入基本同頻率、同相位。市電開機時，UPS偵測輸入市電的頻率作為逆變輸出的頻率;電池狀態(tài)下開機時，逆變輸出的頻率以上次輸出的頻率來設定。

當市電正常時，執(zhí)行鎖相，逆變頻率先追市電頻率，頻率相同后再追蹤相位，通過變動逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相后，逆變和市電的相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。當市電頻率超出47～53Hz范圍時，UPS不執(zhí)行鎖相，立即轉入電池逆變狀態(tài)，只有當市電頻率回復到48～52Hz時，UPS再執(zhí)行鎖相，并轉入市電逆變狀態(tài)。

三角波發(fā)生器CPU送出的38.4kHz方波，經(jīng)由運算放大器組成的二分頻電路后，變成19.2kHz的方波，再經(jīng)積分器積分成三角波。標準正弦波發(fā)生器CPU送出以128點平均分割的模仿正弦波，經(jīng)過二階低通濾波器濾波后，生成標準正弦波。PWM信號標準正弦波與逆變輸出電壓的正弦波反饋信號進行比較，其結果被三角波切割，生成PWM信號。逆變電壓調整CPU每16ms讀取一次逆變電壓值，并與設定的電壓值進行比較，當差值高于10V時，CPU立即調整標準正弦波，從而調整PWM信號，使輸出電壓相應加減5V，以縮小差值;當差值低于10V時，CPU累積差值，當累積值達到30V時，CPU調整標準正弦波，使輸出電壓相應加減2V。

CPU的A/D讀取CPU每半周期讀一次電池電壓、正負BUS電壓和機內溫度，每隔8個標準正弦波點讀一次市電電壓、逆變電壓和逆變電流（在每個周期開始，CPU變更讀點的初始位置，使每隔8個標準正弦波點讀一次，通過128個點的A/D讀取達到掃描效果，讀取值存入RAM內）。

二、電源工作過程

當市電正常220Vac時，直流主回路有直流電壓輸出，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩(wěn)定的220Vac交流電壓，同時市電對電池充電。當任何時候市電欠壓或突然掉電，則由電池組通過隔離二極管開關向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒有切換時間。當電池能量即將耗盡時，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點停止逆變器工作，長鳴告警。不間斷電源還有過載保護功能，當發(fā)生超載（150%負載）時，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時自動返回。當發(fā)生嚴重超載（超過200%額定負載）時，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時前面空氣開關也可能跳閘。消除故障后，只要合上開關，重新開機即開始恢復工作。為使不間斷電源充分工作，避免在過載或欠載下運行，電源在開機前，首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源（標稱額定功率）80%的阻性負載設計負載能力，一般帶計算機負載時可承受的按下式估算：

　　∑i=1 n Pi≤P

　　其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個負載伏安數(shù)

　　每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每臺操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客戶機及服務器：220V*1.5A=330VA 則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6？90VA 6？90VA/0.8=8112VA

　　因此，采用10KVA的不間斷電源比較合適。

三、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

1、UPS電源系統(tǒng)開、關機

1.1

第一次開機

（1）按以下順序合閘：儲能電池開關→自動旁路開關→輸出開關依次置于“ON“。

（2）按UPS啟動面板“開”鍵，UPS電源系統(tǒng)將徐徐啟動，“逆變”指示燈亮，延時1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉為逆變供電，完成開機。

經(jīng)空載運行約10分鐘后，按照負載功率由小到大的開機順序啟動負載。

1.2

日常開機

只需按UPS面板“開”鍵，約20分鐘后，即可開啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動進入穩(wěn)定工作后，方可打開負載設備電源開關（注：手動維護開關在UPS正常運行時，呈“OFF”狀態(tài)）。

1.3

關機

先將電腦或其它儀器關閉，讓UPS空載運行10分鐘，待機內熱量排出后，再按面板“關”鍵。

2、UPS電源系統(tǒng)使用注意事項

UPS電源系統(tǒng)因其智能化程度高，儲能電池采用了免維護蓄電池，這雖給使用帶來了許多便利，但在使用過程中還應在多方面引起注意，才能保證使用安全。

（1）UPS電源主機對環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，平時不能超過+15℃～+30℃。溫度太低，會使儲電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。

（2）主機中設置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。特別是對電池組的參數(shù)，會直接影響其使用壽命，但隨著環(huán)境溫度的改變，對浮充電壓要做相應調整。通常以25℃為標準，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時，浮充電壓應增加18mV（相對于12V蓄電池）。

（3）在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時，應避免帶負載啟動UPS電源，應先關斷各負載，等UPS電源系統(tǒng)起動后再開啟負載。因負載瞬間供電時會有沖擊電池，多負載的沖擊電流和加上所需的供電電流會造成UPS電源瞬間過載，嚴重時將損壞變換器。

（4）UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態(tài)下長期運行。但工作性質決定了UPS電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的，增加大功率負載，即使是在基本滿載狀態(tài)下工作，都會造成主機出故障，嚴重時將損壞變換器。

（5）自備發(fā)電機的輸出電壓，波形、頻率、幅度應滿UPS電源對輸入電壓的要求，另外發(fā)電機的功率要遠大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不滿，將會造成UPS電源工作異?；驌p壞。

（6）由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電聯(lián)接條、輸出線時應用安全保障，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點應有防觸摸措施。

（7）不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。過高的電壓或電流可能會造成電池的熱失控、電壓、電流過小會造成電池虧電，這都會影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

（8）在任何情況下，都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗中或是放電檢修中，通常放電達到容量的30％～50％就可以了。

（9）對電池應避免大電流充放電，雖說在充電時可以接受大電流，但在實際操作中應盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，電池內阻增大，溫升越高，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。

3、常維護與檢修

（1）UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機內的風機會將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。

（2）雖說儲能電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變，這部分的維護檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。

a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電，以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落后電池。放電過程中如有一只達到放電終止電壓時，應停止放電，繼續(xù)放電先消除落后電池后再放。

b.核對性放電，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關注發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實驗。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。

c.平時每組電池至少應有8只電池作標示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標示電池應定期測量并做好記錄。

d.日常維護中需經(jīng)常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現(xiàn)象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機設備是否正常。

e.免維護電池要維護，不是什么無稽之談，應從廣義的維護立場出發(fā)，做到運行、日常管理的周到、細致和規(guī)范性，保證設備（包括主機設備）保持良好的運行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的，也是電池運行規(guī)程中包括的內容和進行規(guī)則。

（3）當UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應先查明原因，分清是負載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能，但它對面而不對點，對更換配件很方便，但要維修故障點，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內容則可能有誤。

（4）對主機出現(xiàn)擊穿，斷保險或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連？生相同的故障。

（5）當電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現(xiàn)象的電池時，應及時采用相應的方法恢復和修復，對不能恢復和修復的要更換，但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到主機。