功率器件应用-UPS

不间断电源或不间断电源（UPS）是一种在输入电源或市电发生故障时向负载提供应急电源的电气设备。不间断电源与辅助或应急电源系统或备用发电机的不同之处在于，不间断电源通过提供电池、超级电容器或飞轮中存储的能量，提供近乎瞬时的输入电源中断保护。大多数不间断电源的电池运行时间相对较短（仅几分钟），但足以启动备用电源或正确关闭受保护的设备。它是一种连续供电系统。

不间断电源UPS通过保护设备免受电力中断和波动的影响，通常用于保护计算机、数据中心、电信设备、医疗系统或其他电气设备等硬件，在这些设备中，意外电源中断可能会导致受伤、死亡、严重业务中断或数据丢失。理解UPS的组件、类型以及功率半导体的应用有助于确保系统的可靠性和性能。

UPS的主要组件

1. 输入电源

输入电源是UPS的入口，通常连接到电网。它提供了电力以供UPS运行，同时还负责电压调整和过滤，确保UPS获得稳定的电源。

2. UPS控制器

UPS控制器是UPS的智能大脑。它监测输入电源质量、负载状况，以及电池状态。根据这些信息，控制器可以切换电源来源，确保连续供电。

3. 电池

电池是UPS的关键组件，用于存储电力。当电源中断时，UPS会立即切换到电池供电，确保电力不中断。电池的容量决定UPS可以供电多久。

4. 输出逆变器

输出逆变器将电池的直流电转换为交流电，以供应UPS的输出。它确保输出电源的质量和稳定性，以保护连接的设备。

5. 输出电源

输出电源将UPS产生的电力提供给连接的设备，如服务器、计算机、网络设备等。它可以提供恒定的电压和频率，以保持设备的正常运行。

UPS主要分为以下三种类型：

1. 离线（Standby）UPS

离线UPS在正常情况下将电源直接传递给连接的设备，只在电力中断时才切换到电池供电。尽管切换速度较慢，但适用于小型应用。

2. 在线（Online）UPS

在线UPS始终将电源传递给电池逆变器，以确保设备始终由电池供电。这提供了更快速的切换时间和更高的电力质量，适用于更大规模的应用。

3. 线交互（Line-Interactive）UPS

线交互UPS融合了离线和在线UPS的特点。它在正常情况下将电源直接传递，但可以在电力波动或中断时切换到电池供电。它平衡了性能和成本。

UPS中主要的功率半导体

1. 整流二极管

整流二极管用于将交流电转换为直流电，充UPS的电池。这些二极管必须能够承受高电流和高反向电压。

2. 逆变器

逆变器是UPS中最重要的功率半导体组件之一。它包括功率晶体管、绝缘栅双极性晶体管（IGBT）等，用于将电池的直流电转换为交流电，供电给连接的设备。

不间断电源市场前景光明：2018年，全球市场价值达已到105亿至110亿美元，直至2025年的年增长率预计将持续以3%至5%的增长。亚太地区占据全球需求的28%至32%，特别是消费电子行业，其需求正持续增长。未来几年，消费电子行业的年增长率将达4%至5%，这将为UPS市场带来巨大机会。