| 摘要：本文对UPS内部不同的拓扑结构进行分析和评估，说明个结构如何对“高可用性”电源系统的四个要素产生影响的。 |
三、UPS拓扑结构：具有功率因数校正功能的在线性互动式结构（包括“Delta变换式”产品）
近年来，有几家公司推出了具有功率因数校正功能的在线互动式三相UPS产品。与离线式产品和一般的互动式产品相比，这些产品改善了电源的调控性能，提高了输出的电源质量。但同时也产生了一些不利因素，如有源功率调节会使效率降低。实际上，在带非线性负载（一般为计算机负载）时，其效率一般都低于双变换UPS产品。并且这种产品结构的复杂性相对于双变换UPS而言往往是有过之而无不及。及为容易误导用户的是，该种类型的在线互动式产品甚至被标榜为“在线式”产品，因为其逆变器始终“运行”，提供电压调节或输入功率因数校正。
传统意义上，这些产品应被称为互式动UPS，即串联变压器和输出逆变器与输入市电进行互动，从而调整输出电压。有些产品具有小型的输入逆变器/充电器（有时又称为“delta”逆变器），用以调整输入电压。小型逆变器一般与直流总线连接，直流总线为输出（主）逆变器提供电能转换的通道，输出逆变器会对输入功率因数进行校正，断电时将电池的能量逆变输出提供负载供电保护。
图3具有功率因数校正功能的线性交互式UPS
正常模式下（标准输入电源波形，UPS负载为线性负载），输入隔离开关、市电输入静态开关和输出隔离开关为闭合，市电直接向负载输出供电。输入逆变器用作充电器，对电池系统进行浮充充电。在上述理想（非现实）状态下，主逆变器是不工作的。当UPS输入电压出现过异常情况时，delta变换器产生相应的电压，通过降压/升压变压器与输
入电压相叠加（相加或相减），从而调整输出电压，保证其输出的稳定。这种调控原理与当前市面上的某些电子电压调节器类似。当输入电压超出可调控范围时，主逆变器开始工作，将电池提供的直流电逆变输出，提供满幅输出电源，这时须将市电输入静态开关断开，防止电源向输入侧反灌，其作用与离线式UPS类似。
若在线互动式UPS使用整流式市电输入静态开关，当输入电源出现故障时，就极容易受到故障的影响，因为它们无法快速关闭，导致逆变器向出现故障的输入电源端反向供电，然后关闭。
在线互动式UPS（或Delta变换式）还可提供负载谐波电流和输入功率因数校正。主逆变器产生所需的补偿电流—包括谐波电流和基波电流两种。逆变器只要一运行，无论是用于电压校正逆变器/充电器（Delta变换器），还是对谐波电流和功率因数进行校正的主逆变器，都会发生额外损耗，大大降低设备效率，因此其实际效率是远低于其标榜的效率的。
四、UPS拓扑结构：双变换在线式UPS
图4在线式UPS
真正的在线式或双变换UPS产品（如图4所示）是极受欢迎的UPS拓扑结构。整流器将输入交流电转换为直流电，向UPS的内部直流总线供电，输出逆变器将直流变换为交流，输出稳压稳频的交流电，向重要负载供电。正常运行期间，与直流总线连接的电池采用浮充充电。输入电源超出规定范围时，电池向逆变器和重要负载供电。
双变换在线式UPS配置优点如下：
（1）重要负载与输入交流电完全隔离。
（2）重要负载始终由输出逆变器供电，而输出逆变器始终由内部直流总线供电。当输入电源故障时，输出电压不会出现切换跌落，因为逆变器一直是通过直流输入运行。输入市电的电压和频率可能会变化，但双变换UPS不会因此受到影响，因为整流器仅会
向直流总线提供直流电。例如，UL33系列UPS可长时间运行，甚至当电池输入电压比其标称电压低15%时，可再次向电池充电。它可在电压比标称电压低20%的情况下继续运行，无须释放电池电量。同样，如果输入频率低于或超出规定范围，整流器将继续提供直流电，而输出逆变器则继续输出50Hz电源，而不使用电池供电。
（3）输出逆变器通常配备有可以提供另外一根中性线的隔离变压器。UPS从而可以实现电气绝缘，并为负载提供共模噪声保护。
（4）双变换UPS内置双输入接线结构，即分别具有整流器输入和旁路电路输入接线端子。用户可能会为安装的方便而选择单输入型UPS，但双输入UPS产品容错性更高。（5）真正的双变换UPS可用于双总线电源系统，在所有运行模式下，该系统内的双变换UPS与指定的参考源同步：市电、电池或备用发电机运行模式。
（6）输入电源线出现故障，将导致UPS进入电池供电模式，此时UPS整流器将防止电流由直流总线向前级的输入端反灌。
五、结论
所有UPS拓扑结构都能提供断电保护，在当前的电源保护行业发挥着一定的作用：
（1）离线式UPS是一个操作简便、费用较低的断电保护解决方案。仅适用于单相工作计算机应用。
（2）互动式UPS性能较之离线式有很大提高，但仍然无法完全消除所有市电和油机带来的故障和干扰，可以为小型网络应用提供一定的电源调节。可适用于单相计算机和非重要服务器应用。
（3）具有功率因数校正功能的在线互式UPS为小型网络应用提供较好的电源调节。适用于单相工作站和非重要服务器应用。不适用于工厂内的三相应用。
（4）双变换UPS性能最佳，提供所有电源故障保护。建议用于所有重要的单相及三相应用，尤其是高可用性和全天候不间断运行应用。
责任编辑：kelly
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