科华UPS分类

按电路主结构分类

（1）后备式科华UPS

后备式科华UPS是指科华UPS在市电电压、频率不超过设计范围时，直接用市电向负载供电，在市电电压、频率超过设计范围时，采用逆变器供电，一般输出电压范围为220V±10％或15％。后备式科华UPS直接把输入线和输出线相连。当主电源出故障时切换到逆变器供电，在线路电压降到停机临界点时才进行电源保护。这种输入和输出直接相连结构，不能对峰值电压和噪声提供根本上的保护。一些后备式科华UPS制造商还增加了电涌抑制和线路调节电路。
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后备式科华UPS由一组蓄电池，DC/AC、电压检测回路和转换开关组成。从AC切换到备用蓄电池供电大约有7ms的延迟时间。后备式科华UPS的工作原理是：当市电正常供电时，市电经滤波回路及突破吸收回路过滤杂波后，直接供给负载，与此同时有一回路经充电回路对蓄电池组充电。此时若市电的电压不稳定，则输出电压和市电一样不稳定；此时若市电发生异常，则转换开关切换到逆变器，由逆变器提供稳定的电力供给负载。

后备式科华UPS因存在转换时间，对于某些设备会造成停机，并且大部分后备式科华UPS产品的输出波形为阶梯波。正常运行情况下，交流市电直接为负载供电。充电器或四象限变流器将交流电转换为直流电向蓄电池充电。逆变器用于将蓄电池提供的直流电转换成交流电，当市电故障时为负载供电。逆变器通常运行于待机模式。如果市电超过规定范围，科华UPS检测到电源故障，切换继电器动作，输出逆变器启动逆变器将蓄电池提供的直流电转换成交流电，向负载供电。该拓扑结构被称为“单变换”，因为在任何时候，电源只能转换一次（交流转换为直流或直流转换为交流）。正常运行情况下，少量交流电转换为直流电，保持对蓄电池供电。
后备式科华UPS仅适合于只需要实施断电保护的计算机工作站，虽然大多数的生产商都提供了追加保护，如内置浪涌抑制器件，能对一些峰值电压和切换瞬变提供适当的保护，但不能进行完全意义上的隔离保护。内置的“降压和升压”电路能补偿较高或较低的输入电压，但不提供任何有效的输入电源调节。

后备式科华UPS的性能特点是：
①当市电存在时，效率高，可达98％以上。
②当市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，科华UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真。
③当市电存在时，输出能力强，对负载电流波峰系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等没有严格地限制。
④市电掉电时，输出有转换时间，一般可做到4ms左右。
⑤当市电存在时，输出电压稳定精度差，整机要靠附加滤波电路提高科华UPS双向抗干扰功能。
⑥电路简单，成本低，可靠性高。
⑦由于输出有转换开关，受切换电流能力和动作时间的限制，科华UPS输出功率做大有一定困难，当前后备式科华UPS多在2kVA以下。

（2）在线式科华UPS

在线式科华UPS电源在市电正常供电时，首先将市电交流电源变成直流电源，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电源逆变为交流电源向负载供电。一旦市电中断，立即转换由蓄电池经逆变向负载供电。因此，对于在线式科华UPS而言，在正常情况下，无论有无市电，它总是由科华UPS的逆变器对负载供电，这样就避免了所有由市电电网电压波动及干扰带来的影响。
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显而易见，在线式科华UPS的供电质量明显优于后备式科华UPS，因为它输出的是经稳频、稳压交流电，且在由市电供电转换到蓄电池供电时，其转换时间为零。当科华UPS发生故障、过载或过热时才会转为由旁路给负载供电。

在线式科华UPS的特点：
①输出的电力经过科华UPS的处理，输出电源品质高。
②无转换时间。
③结构复杂，成本较高。
④保护性能好，对市电噪音以及浪涌的抑制能力强。

在线式科华UPS在市电正常供电时，市电经滤波回路及突破吸收回路后，分为两个回路同时工作，其一是经由充电回路对蓄电池组充电；另一回路经整流器，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换给负载供电。此时若市电发生异常，逆变器的输入则改由蓄电池组来供电，逆变器持续提供电力没有中断。由此可知，在线式科华UPS输出的电能完全由变流器提供，因此不论市电的电力品质如何，其输出波形与市电相同，均为正弦波。

在线式科华UPS也得益于蓄电池吸收瞬变电压的能力，这意味着在线式科华UPS系统具有电涌保护功能。多数制造商额外提供峰值电压保护来补充这个功能。变压器能进一步隔离输出部分，并提供一个稳定的正弦波电流，对于保护设备是非常理想的。但在线式科华UPS有一个缺点，即蓄电池工作在浮充电状态，这使蓄电池维护工作增加。

1）双变换在线式科华UPS在线式科华UPS无论市电正常供电时，还是在市电中断时，它对负载的供电均是由科华UPS的逆变器提供。即市电正常时为：交流电—整流—逆变器方式向负载供电。一旦市电中断，就立即转为由蓄电池—逆变器方式向负载提供交流电源。

整流器将输入交流电转换为直流电，向科华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、稳频的交流电向负载供电。正常运行期间，与直流总线连接的蓄电池采用浮充充电。

①负载与输入交流电完全隔离。
②负载始终由逆变器供电，而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。在输入市电的电压和频率方式变化时，双变换科华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。
③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，可以实现电气绝缘，并为负载提供共模噪声保护。
④双变换科华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。双变换科华UPS可用于双总线电源系统，在所有运行模式下，该系统内的双变换科华UPS与的参考源同步：市电、蓄电池或备用发电机运行模式。
⑤输入电源线出现故障，将导致科华UPS进入蓄电池供电模式，此时科华UPS整流器将防止电流由直流总线向前级的输入端反灌。

在线式科华UPS的上述特点使它比较适合于用外加蓄电池或加装优质发电机组的方法构成长时间不间断供电的系统。在线式科华UPS输出多为正弦波，电压和频率比较稳定，所以它多被用在供电质量要求很高的场所。
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双变换在线式科华UPS的全部负载功率都由逆变器供出，科华UPS的功率余量有限，输出能力不理想，所以对负载提出限制条件，例如输出电流峰值系数（一般只达到3:1）、过载能力、输出功率因数（一般为0.8）、输出有功功率小于标定的kVA数等。该电路应付冲击性负载的能力差。在线式科华UPS的整流电路对电网形成电流谐波干扰，输入功率因数低，经滤波后，小的谐波电流成分在10％左右，而输入功率因数只有0.8左右，如果采用功率因数校正技术，则可把输入功率因数提高到接近1，输入电流谐波成分也会大幅度降低。

在市电存在时，由于两个变换器（整流器和逆变器）都承担100％的负载功率，所以整机效率低，10kVA以下的科华UPS为80％左右，50kVA的可达85％～90％，100kVA以上的可达90％～92％。

2）双逆变电压补偿在线式科华UPS

双逆变电压补偿技术也称为Delta技术，是目前国际上先进的技术，它成功地将交流稳压技术中的电压补偿原理运用到科华UPS的主电路中。当市电正常时，两组逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的大功率仅为输出功率的20％，所以功率强度很小，功率裕量大，这就增强了科华UPS的输出能力和过载能力，不再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地应对付冲击性负载，也不再对负载功率因数进行限制，输出有功功率可以等于标定的kVA值。

双逆变电压补偿在线式科华UPS产品应被称为在线互式动科华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，断电时将蓄电池的能量逆变为交流输出提供给负载。

与后备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。而实际上，在科华UPS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科华UPS产品。

在正常模式下（标准输入电源波形，科华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，市电直接向负载供电。输入逆变器（delta变换器）用作充电器，对蓄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。当科华UPS输入电压出现异常情况时，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，保证输出的稳定。这种调控原理与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，将蓄电池提供的直流电逆变为交流输出，这时须将市电输入静态开关断开，防止电源向输入侧反灌，其作用与后备式科华UPS类似。

在线互动式科华UPS的逆变器只要一运行，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，将降低设备效率。总而言之，Delta技术的运用不仅弥补了传统在线式科华UPS的不足，还使得科华UPS的许多主要指标有了新的突破。双逆变电压补偿在线式科华UPS的性能特点如下：
①因为主逆变器随时监视控制输出电压，并通过Delta变换器参与主回路电压的调整，所以不管市电有无，都可以向负载提供高质量的电源，例如输出电压稳定度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真等指标，都是比较高的。
②市电断电时，输出电压不受响应，没有转换时间。并且，当负载电流发生畸变时，也由主逆变器调整补偿掉，所以是典型的在线工作方式。
③Delta变换器同时完成了对输入端的功率因数校正功能，使输入功率因数等于1，输入谐波电流降到3％以下。
④在市电存在时，Delta变换器和主逆变器只对输入电压与输出电压的差值进行调整和补偿，逆变器承担的大功率（当输入电压处于上限和下限时）仅为输出功率的20％（相当于输入电压变化范围），所以功率强度很小（1/5），功率余量大，这就大大增强了科华UPS的输出能力，与双逆变在线式相比，过载能力增强（200％，1min），不再对负载电流波峰系数予以限制，可从容地对付冲击性负载，不再对负载功率因数进行限制，输出有功功率可以等于标定的kVA值。

3）在线交互式科华UPS
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在线交互式科华UPS是基于在线式科华UPS发展起来的一种新技术，其蓄电池、逆变器和输出始终处于连通状态。在市电供电状态下，逆变器反相工作，为蓄电池充电；市电异常时，转换开关断开，由蓄电池为逆变器供电。该科华UPS的逆变器和输出总是处于连通状态，对电源起到滤波及削波作用，具有优越的电源保护功能。

在线交互式科华UPS具有稳压精密、运行稳定、智能化和安全保护等特点。该结构与后备式科华UPS产品类似，不同之处是在市电电源和负载之间按照串联结构加入了变压器或电感器。该电感器使科华UPS逆变器可以与输入电源“交互”，并对连接至负载的输出电源进行调节。也就是说在输入电压较高和较低状况下，“降压和升压”电路能够进行相应的调节。

在线交互式科华UPS产品的一个不足之处在于，如果不由蓄电池供电，将无法完全使重要负载与输入电源间实现隔离。频率出现干扰和电源质量较差，将直接影响到重要负载。若不实施电气隔离，共模噪声也将直接影响到负载的正常工作。

与后备式科华UPS相同，在线交互式科华UPS产品价格较低，而效率高。原因是，它仅在输入电源异常时向重要负载供电。与后备式科华UPS相比，在线交互式科华UPS设备由于其串联电感器以及电源调节功能，在效率方面有所损耗。另外，当科华UPS转换为蓄电池供电时，通常会出现（但可测）电压跌落。

由于在线交互式科华UPS的逆变器始终处于工作状态，与后备式科华UPS相比来说，转换时间非常短，其交流输出电压稳定性好，不过充电器由双向变换器组成，不宜作长延时的科华UPS使用。

在线交互式科华UPS是介于后备式科华UPS和在线式科华UPS工作方式之间的科华UPS，它集中了后备式科华UPS效率高和在线式科华UPS供电质量高的优点。在线交互式科华UPS的逆变器一直处于工作状态，具有双向功能：在市电正常时，科华UPS的逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电，起充电器的作用；在市电异常时，逆变器立刻转入逆变工作状态，将蓄电池组的直流电压转换为交流正弦波电压并输出。在线交互式科华UPS也有转换时间，但比后备式科华UPS短，保护功能较强。另外，它还采用了铁磁谐波变压器，在市电供电时具有较好的稳压功能。在线交互式科华UPS的性能特点是：
①当市电存在时，效率高，可达98％以上。
②当市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波成分取决于负载电流，科华UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真。③当市电存在时，输出能力强，对负载电流峰值系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等没有严格地限制。
④市电掉电时，因为输入开关存在开断时间，至使科华UPS输出仍有转换时间，但比后备式科华UPS要小。
⑤市电存在时，输出电压稳定精度差，因为逆变器直接接在输出端，并且处在热备份状况，对输出电压尖峰干扰有滤波作用。
⑥电路更简单，成本低，可靠性高。
⑦逆变器同时有充电功能，省掉了后备式科华UPS的附加充电器，其充电能力要比附加充电器强的多，当要求长延时供电时，无须再增加机外充电设备。

由于逆变器与输出直接接在一起，所以输出功率可提高到5～10kVA。为了进一步改善在线交互式科华UPS的功能，可在输入开关和智能调压之间串接一个电感，目的在于当市电掉电时，逆变器可立即向负载供电，因为串联电感对逆变输出反馈到电网的电流有很强的抑制作用，避免了输入开关未断开时短路逆变器输出的危险，这样做可以使在线交互式科华UPS的转换时间减小到零，使其完全具备双逆变在线式科华UPS的转换功能，同时还增加了整个科华UPS的抗干扰能力。但是，这样做却带来了降低科华UPS输入功率因数的不良后果。

在线交互式科华UPS集中了后备式效率高和在线式供电质量高的优点，其工作过程是市电经过交流稳压器（电网电压调节器）送到变压器B的端口“1”，其功能是将电压稳定度调整到5％，变压器端口“2”接双向变换器，进一步将稳压度调整到2％，然后输出到负载端口3”。端口“1”和端口“2”是同时工作的，变压器具有抗干和隔离功能。这种科华UPS省去了输入变压器和单独的整流充电环节，因此降低了造价。在线交互式科华UPS的出现，使得后备式科华UPS和在线式科华UPS有机地结合在一起，能充分发挥两者的优势，是一种较好的变换电路。

在线互动式科华UPS也被称为3端口式科华UPS电源，使用的是工频变压器。从能量传递的角度来考虑，其变压器存在3个能量流动的端口：端口1连接市电输入，端口2通过双向变换器与蓄电池相连，端口3输出，市电供电时，交流电经端口1流入变压器，在稳压电路的控制下选择合适的变压器抽头接入，同时在端口2的双向变换器的作用下借助蓄电池的能量转换共同调节端口3上的输出电压，以此来达到比较好的稳压效果。市电掉电时，蓄电池通过双向变换器经端口2给变压器供电，维持端口3上的交流输出。在线交互式科华UPS在变压器抽头切换的过程中，双向变换器作为逆变器方式工作，蓄电池供电，因此能实现输出电压的不间断，同样在由市电供电到蓄电池供电的切换过程中也能做到没有转换时间。