在线互动式 UPS、在线式 UPS 、离线式 UPS 三种UPS原理与对比

在线互动式 UPS 与在线式 UPS 与离线式 UPS：工作原理

离线式UPS——入门级电源保护

在离线（“备用”）UPS 系统中，负载直接由输入电源供电，只有在市电出现故障时才会调用备用电源电路。

具体来说，负载直接由原始市电供电，而不是逆变器输出，就负载而言，储能组件——电池充电器、电池和逆变器处于离线状态，尽管充电器和电池仍保持连接到市电以确保电池始终充满电，当市电电压出现故障或超过限值时，开关将立即将逆变器输出连接到关键负载。

在线互动式 UPS——中级电源保护

在线互动式 UPS 将逆变器保持在线状态，并将电池的直流电流路径从正常充电模式重新定向到断电时提供电流。

在这种智能设计中，电池转交流电源逆变器始终连接到 UPS 的输出端，当输入交流电源正常时，UPS 的逆变器反向运行，为电池充电。一旦输入电源出现故障，转换开关将打开，电源将从电池流向 UPS 输出。由于逆变器始终处于开启状态并连接到输出，因此该设计提供了额外的滤波并减少了开关瞬态。

在线式 UPS——终极电源保护

在线 UPS 采用“双转换”方法，接受交流输入，整流为直流以通过可充电电池（或电池组），然后逆变回 120 V/230 V 交流为受保护设备供电。

在在线（又名双转换）UPS 中，输入交流电正在为为输出逆变器供电的备用电池源充电，因此输入交流电的故障不会导致转换开关的激活。也就是说，如果发生断电，整流器将简单地退出电路，而电池将保持电源稳定不变。故障期间无传输时间。恢复供电后，整流器将继续承载大部分负载并开始为电池充电，但充电电流可能会受到限制，以防止大功率整流器使电池过热和电解液沸腾。

在线互动式 UPS 与在线式 UPS 与离线式 UPS：功能

所有上述三个类别都是为了保护可能发生意外断电的硬件和电气设备而发明的，但是，受各种工作原理的影响，它们的内在能力是不同的。

浪涌/噪声保护

三款 UPS 系统均具有浪涌抑制和线路噪声过滤功能，可保护设备免受雷电、浪涌和电磁 (EMI/RFI) 线路噪声造成的损坏，特别是，在线 UPS 系统提供了卓越的保护，因为双转换操作将设备与交流线路上的问题隔离开来。

将时间转移到电池

发生中断时，传输时间会有所不同：

• 在离线/备用 UPS 系统中 ，负载的电源中断通常为2 到 10 毫秒是不可避免的。
• 线路交互式 UPS 系统通常在2 到 4 毫秒 内从线路电源转换为电池供电，速度快到足以让最对功率敏感的设备不间断地运行。
• 在线式 UPS 系统没有转换时间，因为发生停电时逆变器已经在为连接的设备负载供电。

电压调节

电压调节至关重要，尤其是在低电压条件下：

• 在线互动式 UPS 系统使用自动电压调节 (AVR) 来纠正异常电压，而无需切换到电池。当电压超过预设的低或高阈值时，这种类型的 UPS 将检测并使用变压器将电压升高或降低一定量，使其恢复到可接受的范围。
• 在线 UPS 系统采用更精确的电压调节方法：连续“双转换”操作，将连接的设备与交流线路上的问题隔离开来，包括停电、掉电、过电压、谐波失真、电脉冲和频率变化。
• 当不使用电池运行时，在线互动式 UPS 系统通常将输出调节在标称电压的 ±8-15% 范围内（例如 120、208、230 或 240 伏），而在线 UPS 系统通常将电压调节在 ±2-3 %。

事实上，在日常操作中可能会出现一些常见的电源问题，下表将显示上述 UPS 系统是否可以防止异常：

在线交互式 UPS 与在线 UPS 与离线 UPS：优点和缺点

离线式UPS

优点：

• 高效率（充电器不是一直开着的）
• 操作方便
• 可接受的价格

缺点：

• 在掉电时使用电池，对电源异常的保护有限或没有保护
• 负载持续暴露在电源线上的尖峰、瞬变和任何其他异常情况下，导致敏感设备和数据丢失或损坏的风险
• 市电故障时从市电到逆变器的有限转换时间

在线互动式UPS

优点：

• 高可靠性
• 高效率
• 合理的电压调节
• 降低电力消耗
• 减少组件数量
• 较低的工作温度

缺点：

• 超过 5kVA 不切实际
• 不能防止所有形式的权力违规
• 不提供功率因数校正或频率调节
• 需要在极端电压失真的区域频繁使用电池

在线 UPS

优点：

• 更好的电压调节
• 从直流电到交流电的转换时间可以忽略不计，而且覆盖范围没有差距
• 电压无波动，说明电压质量稳定
• 负载电压的质量没有失真
• 接近理想的电气输出，对所有电源异常情况提供最高保护

缺点：

• 需要大型散热器的复杂设计
• 更高的功耗
• UPS 的整体效率降低（逆变器始终开启）
• 整流器的瓦数增加（它必须为逆变器供电以及为电池充电）
• 比其他 UPS 系统更昂贵

在线交互式 UPS 与在线 UPS 与离线 UPS：应用

这三种不同运行原理的拓扑结构的应用从小型住宅到大型数据中心都有所不同。

离线式UPS因其较高的能源效率和经济性，最常用于家庭、小型办公室，电源设计预算较低，以及一些对供电质量要求相对较低的领域，个人电脑的最佳价值，也适用于打印机、扫描仪、应急电源和 EPABX。

作为主要选择之一，满足高电源可靠性需求的在线互动式UPS是部门服务器、家庭、小型企业和中型企业的理想选择。在交流线路电压不稳定、波动剧烈或高度失真的一些基础设施挑战区域，线路交互式 UPS 可能需要每天为电池充电一到两次，甚至更频繁。

最智能的在线UPS系统，被视为数据中心关键任务设备和服务器提供后备电源和保护的默认解决方案，也可应用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗等领域长期供电。具体来说，对于一些感应电机驱动和类似的其他电机控制应用、重症监护室、医疗设备、敏感电器。

下图总结了之前讨论过的三种设计中的一些关键：

在考虑 UPS 解决方案时，请注意 UPS 类型和相应的保护级别，在线与离线与在线交互式 UPS 之间的主要区别在于它们的工作原理，这反映在它们的特性、功能、优势和局限性的多样性上，此外，UPS 拓扑的内部设计将进一步影响其在各种应用环境中的运行方式。