UPS原理与常见故障分析

时鹏

摘 要：文章从UPS概念入手，详细分析了其原理以及常见故障的处理方法。通过文章的分析，希望能够对相关工作提供指导依据。

关键词：UPS；原理；故障分析

1 UPS原理

1.1 UPS概念

UPS即不间断电源，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统或者其他电力设备在停电之后继续工作一段时间，防止突然断电而影响正常工作。UPS的另一个重要作用是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统或电力设备提供高质量的稳定电源。

1.2 UPS的基本原理

从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。它主要由整流器、逆变器和静态开关、蓄电池等几部分组成。UPS的发展经历了初期的旋转型、60年代可控硅静止型、80年代巨型功率晶体管（UR）静止型，到了90年代绝缘栅双极晶体管（IGBT）制成的UPS，其技术性能在不断提高，在当今各类电源系统中的地位和重要性也在逐步提高，应用已经具有普遍性。图1为系统框图及其模块组成图。

UPS在市电供电时，系统输出无干扰工频交流电。当市电掉电时，UPS系统由蓄电池通过逆变供电，输出工频交流电。UPS除了由整流模块、逆变器、蓄电池、静态开关等部件外，还有间接向负载提供市电（备用电源）的旁路装置。

1.3 UPS分类

以现有的技术水平，常见的UPS电源有如下几类。

后备式UPS，特点是结构简单、价格便宜、噪声低，但绝大部分时间，负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源。

在线互动式UPS，特点是市电供电正常时，负载得到的是一路稳压精度很差的市电电源；市电不正常时，逆变器/充电器模块将从原来的充电工作方式转入逆变工作方式。这时由蓄电池提供直流能量，经逆变、正弦波脉宽调制向负载送出稳定的正弦波交变电源。

三端式UPS，特点是双磁分路结构，每个初级绕组和次级绕组都有一个磁分路，并接电容可与每一个磁路组成LC谐振回路，当达到谐振点时，构成饱和电感，使次级工作于饱和区，若初级输入电压变化时，次级输出电压恒定不变，实现了稳压的目的。

双变换在线式UPS，特点是克服了市电质量差对其性能的影响，市电中断时，负载不会发生电源瞬时中断。

Delta变换型UPS，特点是成功地将串联交流稳压控制技术与脉宽调制技术相结合，共有四条供电通道向用户的负载供电。

2 UPS常见故障分析

2.1 UPS常见故障和处理方法

UPS一般性能比较稳定，故障率较低。但是在长期使用时，我们仍会遇到一些故障，下面就一些常见的问题，我们分析其故障原因，总结出一些常用的处理方法。

市电开关置于“ON”，面板无显示，系统不自检。原因可能为：输入电压未接入或缺U相；输入电压过低；输入零线故障。处理方法：用电压表检查UPS输入电压是否符合规格要求。

UPS未报故障，但输出无电压。原因可能为旁路开关未闭合。处理方法：闭合旁路开关。

开机键按下后，UPS不能启动。原因可能为：按开机键时间太短；负载过载；告警继电器接口短路，线接触不良。处理方法：持续按开机键1秒钟以上；去掉所有负载，重新开机。

市电指示灯闪烁。原因可能为：市电电压超过UPS输入范围或缺相。处理方法：UPS正工作于电池模式，请注意电池后备时间。

蜂鸣器发出每0.5秒一声的告警，LCD显示“输出过载”。可能原因为负载过载。处理方法：卸除部分负载。

故障指示燈亮，LCD显示“电池故障”。可能原因：外接电池开关未合或导线连接不良；电池接反；电池损坏。处理方法：检查外接电池的开关是否合上，导线连接是否妥当；检查电池的连接极性；与经销商联系更换电池。

LCD“充电器故障”。可能原因：充电器故障。处理方法：与经销商联系更换/维修充电器。

电池放电时间低于标准时间。可能原因：电池没有充饱；电池容量已耗损。处理方法：市电正常时给电池充电24小时以上，重新测试放电时间；需更换电池请联系经销商。

蜂鸣器长鸣，故障指示灯亮，LCD显示“机内过热”。可能原因：机内过热。处理方法：检查有无风从机内吹出；移开阻碍风道的杂物，或增大与墙壁之间的距离；等待10分钟让UPS冷却，然后重新启动。[1]

2.2 UPS的报警状态

UPS出现以下故障时，会报警发出警告。

主输入电压超限或消失。正常状态下，主输入电压应为176V～264V之间。输入电压超越此范围UPS将报警，并且整流器将不再工作，电池投入运行，UPS仍处于逆变状态。电池耗到阈值电压时UPS停止逆变，将转到旁路输出状态。

旁路电压超限或消失。正常状态下，旁路电压应在184V～253V之间，超出此范围UPS将报警，并不再跟踪旁路，同时，逆变出现问题时也不再往旁路转换。

散热器或变压器过温。超温时，逆变器停止工作，UPS转旁路输出。

电池电压低（每200小时自检一次）。电池自检不通过时，BETTERY红灯亮，并报警。但只要电池不低于阈值电压，当交流电消失时，电池仍然工作，UPS仍然处于逆变状态。

直流电压故障。如整流器有故障，整流后的电压超出阈值。

输出过载。输出达到额定电流+1A-1.2额定电流时，UPS坚持10分钟后停止逆变，转旁路运行。当超载解除时，UPS自动转回逆变输出。当输出达到1.2额定负载+1A-1.5额定负载时，UPS坚持1分钟后停止逆变，转旁路运行。当超载解除时，UPS自动转回逆变输出。

电池在向负载供电。

2.3 UPS在使用中应注意的几点

不要在逆变输出时闭合维修旁路开关。

不要在整流器未将直流电压升到额定值时闭合直流开关（电池开关）。

有些机型有旁路总输入开关，在正常工作状态与维修旁路之间切换时，应将该开关始终保持闭合状态，否则系统会失电。

UPS在旁路输出状态时，不能对旁路的各个部分进行操作，否则系统会失电。即对旁路各个部分的操作一定要在UPS在逆变输出状态下。

3 结束语

随着UPS应用的日益普遍，作为维护技术人员很有必要了解UPS的原理和常见的故障处理方法，这样既能更好的维护设备，降低故障率，又提高了应对突发故障的能力，更好的保障UPS供电设备稳定运行。

参考文献

[1]李宏武.UPS故障分析[J].自动化应用，2012（7）.