为了便于用户深入了解各种类型UPS的性能特点、产品指标，恰当地选择适合自己应用的UPS产品，本文从电路的结构特点和实际使用甄别UPS两方面作如下介绍，供参考。?
1 UPS的电路结构及性能特点
?当前，技术成熟并已形成产品的各种UPS，就其主电路结构和不停电供电运行机制来看，主要有四大类：后备式、在线互动式、双变换在线式、双向变换串并联补偿在线式（Delta变换器）。
1.1 后备式
后备式是静止式UPS的zui初形式，因为应用得早，用得广泛，技术和产品都是很成熟的。后备式UPS电路结构见图1。
（1） 电路各环节功能
· 充电器：当市电存在时，对蓄电池充电并浮充。
·DC—AC逆变器：当市电存在时，逆变器不工作；市电掉电时，由它将直流电压（电池供给）变成符合负载要求的交流电压，电压波形有方波、准方波、正弦波3种形式。
· 输出转换开关：当市电存在时，接通输入电源向负载供电；市电掉电时，断开电网接通逆变器，继续向负载供电。
· 智能调压：市电存在时，可调节并稳定输出电压。
（2） 后备式UPS的性能特点
· 电路简单，成本低，可靠性高；
· 由于输出有转换开关，受切换电流能力和动作时间的限制，当前面市的后备式UPS多在2kVA以下。
·当市电存在时，效率高，可达98％以上；输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出能力强；输出电压稳定精度差，但能满足负载要求；整机要靠附加滤波电路提高UPS双向抗干扰能力；
· 当市电掉电时，输出有转换时间，一般可做到4 ms左右，足以满足负载要求。
1.2 在线互动式
在线互动式的“在线”含意是变换器处于在线并联断续调整工作状态，兼顾了对电池的充电。该方式具有市电掉电时的转换时间短，对输出电压有滤波作用的特点。在线互动式UPS电路结构见图2。
（1） 电路各环节功能
· 输入开关：当市电掉电时（指电网失压），断开开关，防止逆变器向电网馈电。
· 智能调压：当市电存在时，可调节输出电压。
·DC／AC变换器：此变换器可双向变换。当市电存在时，变换方向是AC—DC，给电池充电并浮充；市电掉电后，变换方向为DC—AC，由电池供电，保持UPS继续向负载供电。
（2） 在线互动式UPS的性能特点
· 电路更简单，成本低，可靠性高。
·逆变器有充电功能，省掉了一般双变换UPS的附加充电器，其充电能力要比附加充电器强得多。当要求长延时供电时，无须再增加机外充电设备。
· 由于变换器与输出直接接在一起，没有转换开关的限制，输出功率可提高。
·当市电存在时，效率高，可达98％以上；输入功率因数和输入电流谐波成份取决于负载电流，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真；输出电压稳定精度差，但能满足负载要求；因为变换器直接接在输出端，并且处在热调整状态，对输出电压尖峰干扰有滤波作用。
为了改善在线互动式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。这样做可以使在线互动式的转换时间减小到0，使其完全具备双变换在线式的转换功能，还增加了整个UPS的抗干扰能力。这样做却带来了降低UPS输入功率因数的不良后果。
1.3 双变换在线式
（1） 电路各环节功能
当前，绝大多数在线式特别是大功率在线式UPS，大都采用双变换电路结构，见图3。
图3中电路各环节功能如下：
·变换器（Ⅰ）：该变换器为AC—DC单向变换。当市电存在时，它完成对电池的充电，并通过变换器（Ⅱ）向负载供电。该变换器多为不可控整流或可控整流电路；
? ·变换器（Ⅱ）：该变换器为DC—AC单向逆变。当市电存在时，它由变换器取（Ⅰ）得功率后再送到输出端，并保证向负载提供高质量的电源；当市电掉电时，由电池通过变换器（Ⅱ）向负载供电。
·旁路开关：平时处在断开状态，当变换电路发生故障，或者当负载有冲击性（例如启动负载时）或故障过载时，变换器停止输出，旁路开关接通，由电网直接向负载供电，旁路开关多为智能型的功率容量很强的无触点开关。
（2） 双变换在线式UPS的性能特点
·因为不管市电有无，负载的全部功率都由变换器供给，可以向负载提供高质量的电源。例如输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度等指标，都是比较高的。
· 市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间。
? ·因为无论市电有无，全部负载功率都由逆变器供出，UPS的功率余量有限，输出能力不理想，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。
·由于变换器（Ⅰ）多为整流电路，对电网形成电流谐波干扰，输入功率因数低，经滤波后，zui小的谐波电流成份在10％左右；而输入功率因数只有0.8左右，如果在变换器（Ⅰ）中使用功率因数校正技术，则可把输入功率因数提高到接近1，输入电流谐波成份也会大幅度降低。
· 在市电存在时，由于两个变换器都承担100％的负载功率，整机效率低，10kVA以下的UPS为80％左右，50kVA的可达85％～90％，100 kVA以上的可达90％～94％。
1.4 双向变换串并联补偿在线式
该技术是由美国APC公司Silcon提出并在三相大功率UPS中形成产品的。同样是双变换电路结构，同样是在线工作，但由于它使用了串并联补偿原理，相对双变换在线式UPS，SilconDP300E系列大功率UPS在适应电网环境并且不干扰电网、在输出能力和可靠性等多项主要指标方面都有了新的突破。APCSilcon称此电路结构为Delta逆变技术，见图4。
（1） 各环节的功能
·变换器（Ⅰ）：它是一组DC—AC和AC—DC双向变换器。它的输出变压器煾咂担牭母北叽联在UPS主电路中，其功能有3个：*，对UPS输入端进行输入功率因数补偿，是个正弦波电流源。第二，与变换器（Ⅱ）一起，完成对输入电压的补偿。当输入电压高于输出电压额定值时，变换器（Ⅰ）吸收功率，反极性补偿输入输出电压的差值；当输入电压低于输出电压额定值时，变换器（Ⅰ）输出功率，正极性补偿输入输出电压的差值。第三，与变换器（Ⅱ）一起完成对电池的充电功能。
·变换器（Ⅱ）：该变换器同样是DC—AC和AC—DC双向变换器。它的功能有4个：*，同变换器（Ⅰ）一起，完成对输入输出电压差值的补偿。第二，同变换器（Ⅰ）一起完成对电池的充电和电压浮充功能。第三，随时监测输出电压，保证输出电压的稳定，是个电压源，并对负载电流谐波成份进行补偿，使其不对电网产生影响。第四，当市电掉电时，全部输出功率由变换器（Ⅱ）给出，并且保证输出电压不间断，转换时间为0。
双向变换串并联补偿在线式UPS在各种情况下的电流和功率传输见图5（这里假定UPS效率为100％）。
（2） 双向变换串并联补偿在线式的性能特点
·因为变换器（Ⅱ）随时监视控制输出电压，并通过变换器（Ⅰ）参与主回路电压的调整。不管市电有无，都可以向负载提供高质量的电源。该电路输出电压稳定度、输出电压动态响应、波形失真等指标，都是比较高的。
·市电掉电时，输出电压不受影响。没有转换时间。并且，当负载电流发生畸变时，也由变换器（Ⅱ）调整补偿掉，是典型的在线工作方式。
·当市电存在时，变换器（Ⅰ）和（Ⅱ）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zui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），功率强度很小（1／5），功率余量大，这就大大增强了UPS的输出能力。与双变换在线式相比，过载能力增强（200％，1min），电流波峰系数大，可从容地对付冲击性负载，输出有功功率可以等于标定的kVA值。
· 变换器（Ⅰ）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。
· 在市电存在时，由于两个逆变器承担的zui大功率仅为输出功率的1／5，整机效率在很大的功率范围内都可达到96％。
·在市电存在的情况下（UPS连续运行时间的99％是有市电的），变换器功率强度仅为设计值（变换器Ⅱ）的1／5，元器件乃至整机的寿命和可靠性大幅度提高。
2 实际甄别UPS时遇到的一些问题
2.1 对常规指标的看法
所谓常规指标，是指诸如输出电压稳定精度、失真度、频率稳定精度、相位差（三相）、电压平衡度（三相）、转换时间（后备式USP以及在线式向旁路转换）、动态响应等指标。这些指标代表了UPS输出电压的质量。事实上，当前各品牌的UPS在这些指标方面都已达到了很高的标准，对满足负载的要求来说，已绰绰有余。有些UPS厂家却以这些指标的高标准作为自己品牌产品的质量标志，这对实际使用意义不大。
2.2 UPS的输入输出能力是其品质的关键
作为一级供电设备，UPS要能在复杂的电网环境下正常投入运行，不对电网造成干扰和破坏。当前有些UPS还有很多不足之处，例如输入电压可变范围不够（±15％），不能适应我国电网电压变动幅度较大的实际情况；UPS输入功率因数低（0.8左右），输入电流谐波大（≥10％），对电网电压有干扰和破坏作用；至于输出能力存在的局限性就更明显，如对特殊负载，诸如强容性负载、强感性负载、非周期性冲击负载、周期性冲击负载的承载能力就比电网的差很多。至于负载故障乃至人为误操作故障所造成的对UPS输出的破坏，威胁就更大。
实际中，UPS的损坏往往是在启动过程、上述特殊负载或故障中发生的。为此，使用者要用在前级附加交流稳压设备来解决UPS（特别是大功率UPS）不允许电网电压变化范围太大的问题。至于输入功率因数低和谐波电流大，只能无可奈何地任其存在了。在输出能力方面，UPS厂家对负载提出了种种限制，例如输出电流峰值系数（一般不能超过3∶1）、非周期性冲击负载（增加UPS配电容量）、负载功率因数（一般在0.8左右，使UPS标定的kVA≠kW）等，同真实的电网相比，这些限制是不应该有的。这些限制反映了UPS输入输出能力的局限性。应该说，输出能力和可靠性才是UPS硬件技术zui关键的指标。2.3 对转换时间的看法有一种很广泛的说法，说在线式UPS没有转换时间，没有转换时间的UPS就计高一筹。其实，这是不客观的。
后备式UPS只是在市电掉电一种情况下存在转换时间。而在线式UPS不仅在逆变器故障时存在逆变27旁路的转换时间，还由于逆变器输出能力有局限，当负载故障、过载和启动时（存在冲击电流）也存在向旁路的转换时间。当负载输入端存在整流滤波电路（例如计算机）时，负载输入电流只在正弦波电压峰值时存在，电流脉冲宽度只有3～4ms（与负载量及电路参数有关），也就是说，每10ms期间就有6～7ms是断电的，每秒钟要断电100次。从这个意义上看，不间断电源是不存在的。问题在于UPS转换时间的大小，一般计算机输入整流滤波电路的储能都可维持几十ms的向负载供电时间，而目前后备式UPS的转换时间对负载基本上不造成任何影响，才可以说它是不间断的。
2.4 要注意考察UPS的输入功率因数和输入电流谐波
双变换在线式UPS的AC／DC变换器多为整流滤波电路。它的输入功率因数低，一般只在0.8左右；输入电流谐波大，可达30％，加专门滤波措施后，也仅能降到10％。输入功率因数低，意味着输入无功功率大；输入谐波电流则干扰破坏电网，特别是三相大功率UPS。这两项指标不好的危害很大，能形成所谓的电力公害。它能使由同一电网供电的变压器、电动机、电容器等产生附加谐波损耗、过热而加速绝缘老化；引起异步电动机转矩降低，振动加剧，噪声增大；引起继电器和自动装置误动作；高次谐波对通信线路、测量仪器产生辐射干扰；影响电能计量的精度等。UPS的输入功率因数和输入谐波电流应被视为重要性能指标之一，应该把输入功率因数＞0.95、输入电流谐波＜5％作为判定UPS性能指标是否合格的标准之一。
2.5 如何认识UPS的频率稳定度
UPS输出的常规指标中有频率稳定精度一项，特别是双变换在线式UPS，把此指标标定为＜±1％（甚至是0.1），但这只是在市电掉电后由电池供电时的情况。UPS有99.99％的时间是在有市电的情况下运行的，这时UPS无频率稳定可言。在线式UPS为防止由逆变器转旁路时因逆变器输出短路而损坏，在正常运行时要求逆变器工作频率和相位都是要跟踪输入电网电压，标识UPS频率稳定度的高指标是没有意义的。况且，一般电子设备在输入电源频率变化范围为±3％时丝毫不影响其正常工作。
2.6 UPS的效率与可靠性
UPS的工作效率高时，意味着节省电能，是绿色电源的标识之一。但还应该注意到效率与可靠性是密切相关的，效率高意味着电路技术先进、元器件选用得好、功率器件功率损耗小、功率强度小、发热量小，这必然会增强元器件乃至整机的寿命和可靠性。
2.7 输出能力与可靠性
输出功率因数、输出电流波峰系数、输出过载能力、输出不平衡负载的能力等指标，直接反映了UPS的输出能力，对这些指标的限制，说明了UPS输出能力的局限性和脆弱的一面，在配置UPS容量时尽可以使负载量满足UPS的要求，甚至留出很大的余量，但这些指标却直接反映了UPS的可靠性。过载能力强、允许输出电流波峰系数高、对负载功率因数限制小的UPS，在同样电网环境和负载条件运行，其可靠性必然高，这是毋容置疑的道理。
表1是在市电存在的情况下对各类UPS运行参数的比较。当市电掉电转为由电池供电时，各类UPS都是由DC—AC逆变器供电，运行参数没有本质的区别。
由表1参数可以看出，在市电存在情况下，各类型UPS在性能方面的差别还是比较明显的，我们把这种差别列在表2中（假定各类UPS的元器件水平、工艺水平、电路设计水平是相同的）。
