雙變換UPS

1. ? 一、工作原理
2. ? 二、性能
3. ? 三、與老名稱“在線UPS”（“onlineUPS”）的關系
4. ? 四、典型電路

雙變換UPS一、工作原理

顧名思義，雙變換UPS需要進行兩次電力變換。即市電交流輸入電源首先經整流器變換為直流電，然后再經逆變器變換為交流電。與此同時，整流器/充電機或獨立的蓄電池充電機給蓄電池充電。整流器的輸入電源交流輸入1和充電機的輸入電源交流輸入2也可以采用同一電源。

在正常方式下，由整流器/逆變器的組合為負載供電。

當市電交流輸入電源的指標超出預定的容限時，UPS轉入儲能方式，即由蓄電池/逆變器組合為負載供電，供電時間間隔為蓄電池的儲能時間，或供電到市電輸入電源恢復到UPS的設計容限為止，再轉入正常方式。

在整流器/逆變器故障時，或UPS瞬時或連續(xù)過載時，UPS將轉入旁路工作方式，即負載臨時由旁路電源（交流輸入3）供電。為了確保不間斷的轉換，逆變器的輸出和交流輸入3必須同步。此外，如果輸入和輸出電壓不同，在旁路電路（交流輸入3）中必須安裝變壓器。

UPS的逆變器必須與旁路電源同步以保證不間斷地進行負載轉換。

通常還有一個專用于維修的“維修旁路”。

雙變換UPS二、性能

雙變換UPS的負載始終由逆變器連續(xù)供電，無論逆變器是由整流器供電還是由蓄電池供電。UPS的輸出電壓和輸出頻率均不依賴于市電輸入電壓和頻率。輸出波形在正常方式下和儲能方式下均為正弦波。由于整流器和逆變器使負載與市電電源隔離，抑制了市電的各種干擾，可以保護浪涌/尖峰、線路噪聲、欠壓、過壓、雷電、頻率變化、電壓失真、電壓諧波、電源中斷等市電電源的干擾。雙變換UPS的輸入電源的電壓允許的變動范圍很寬，輸出電壓的靜態(tài)和瞬態(tài)精度很高。交流輸入電源故障時，可瞬時從正常方式轉換到儲能方式，轉換過程中輸出電源無中斷，或者說轉換時間為零。但是UPS故障時，從正常方式轉換至旁路方式的轉換時間為1～4ms。

雙變換UPS的整流器和逆變器所進行的整流和逆變兩次變換的功率是100%的負載功率，因為變換過程中的能量損耗與所變換的次數、變換的功率成正比，所以雙變換UPS系統效率較低。

性能分類代碼為：VFI–SS-111。

雙變換UPS三、與老名稱“在線UPS”（“onlineUPS”）的關系

雙變換UPS常常被稱為“在線UPS”，其本來的意思是“負載總是由逆變器供電，不管市電交流輸入電源的情況如何”。但術語“在線”（online）也表示“在市電上（onthemains）”，為了避免定義的混淆，IEC62040明確提出不再使用術語“在線UPS”，而使用術語“雙變換UPS”。

雙變換UPS四、典型電路

典型雙變換UPS系統的簡化電路圖。系統由輸入斷路器、輸入濾波器、整流器/充電機、逆變器、輸出變壓器、輸出接觸器、蓄電池斷路器、蓄電池、旁路輸入熔斷器、靜態(tài)旁路開關/旁路接觸器等所組成。

系統有三種工作方式，即正常方式、蓄電池方式和旁路方式。UPS總是工作于其中一種工作方式。

（1）正常方式

在正常方式下，整流器輸入斷路器閉合，蓄電池斷路器閉合，逆變器輸出接觸器閉合。

市電給整流器/充電機供電，整流器將市電交流電變換為直流電，供給逆變器，逆變器將直流電變換為交流電，供給負載。整流器還為蓄電池提供充電電流。經過濾波和整流-逆變兩級電力變換，輸出與旁路電源同步的高質量交流電源。市電電源的干擾被完全隔離。

（2）蓄電池方式（儲能方式）

當UPS工作在正常方式時，如果市電中斷或市電的指標超出規(guī)定的指標，UPS將自動轉換到蓄電池方式。在蓄電池方式下，蓄電池斷路器閉合，逆變器輸出接觸器閉合。蓄電池供給逆變器直流電，逆變器繼續(xù)運行，不間斷地為負載供電。UPS系統在蓄電池方式下運行的時間取決于蓄電池的容量和負載的大小。當蓄電池放電即將終止時，如果旁路電源可用，則轉換到旁路電源供電。如果此時旁路電源不可用，則UPS系統給出“即將關機”的警告，大約在運行約2分鐘后負載就會斷電。如果市電電源恢復到規(guī)定的指標，UPS將自動轉換到正常方式。返回正常方式不是瞬時完成的，整流器承擔的負載功率是逐漸增加的，直到達到正常方式的狀況。

（3）旁路方式

在正常方式下，如果UPS檢測到過載、負載故障或UPS內部故障，將自動轉換到旁路方式。在旁路方式下，逆變器輸出接觸器斷開，旁路電源（市電）經熔斷器、靜態(tài)開關直接為負載供電。從正常方式轉換到旁路方式的過程是先接通靜態(tài)開關，然后接通與靜態(tài)開關并聯的接觸器，接觸器一旦接通，靜態(tài)開關就自然關斷。所以，在旁路方式運行時，是通過旁路接觸器供電的，靜態(tài)開關只是短時接通。因此，轉換到旁路方式供電的過程即迅速又可靠。從正常方式轉換到旁路方式也可以手動實現。如果從正常方式轉換到旁路方式不是手動完成的而是因故障轉換的，則UPS將會自動試圖返回正常方式以確認自動轉換到旁路方式的原因，一般在1分鐘內轉回3次，當第4次被轉換到旁路時，即認為故障確實存在，UPS將鎖定到旁路方式，并告警。

在線式是指不管電網電壓是否正常，負載所用的交流電壓都要經過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)，在線式UPS一般為雙變換結構。所謂雙變換是指UPS正常工作時，電能經過了AC/DC、DC/AC兩次變換后再供給負載 。

這種UPS不間斷電源一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，它首先通過電路將外部交流電轉變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^高質量的逆變器將直流電轉換為高質量的正弦波交流電輸出給計算機。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾,同時對蓄電池充電管理；在停電時則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，因此不存在切換時間問題，適用于對電源有嚴格要求的場合 。

離散余弦變換(DCT for Discrete Cosine Transform)是與傅里葉變換相關的一種變換，它類似于離散傅里葉變換(DFT for Discrete Fourier Transform),但是只使用實數。離散余弦變換相當于一個長度大概是它兩倍的離散傅里葉變換，這個離散傅里葉變換是對一個實偶函數進行的（因為一個實偶函數的傅里葉變換仍然是一個實偶函數），在有些變形里面需要將輸入或者輸出的位置移動半個單位(DCT有8種標準類型，其中4種是常見的)。

最常用的一種離散余弦變換的類型是下面給出的第二種類型，通常我們所說的離散余弦變換指的就是這種。它的逆，也就是下面給出的第三種類型，通常相應的被稱為"反離散余弦變換"，"逆離散余弦變換"或者"IDCT"。

有兩個相關的變換，一個是離散正弦變換(DST for Discrete Sine Transform),它相當于一個長度大概是它兩倍的實奇函數的離散傅里葉變換；另一個是改進的離散余弦變換(MDCT for Modified Discrete Cosine Transform),它相當于對交疊的數據進行離散余弦變換。

離散余弦變換，尤其是它的第二種類型，經常被信號處理和圖像處理使用，用于對信號和圖像(包括靜止圖像和運動圖像)進行有損數據壓縮。這是由于離散余弦變換具有很強的"能量集中"特性:大多數的自然信號(包括聲音和圖像)的能量都集中在離散余弦變換后的低頻部分，而且當信號具有接近馬爾科夫過程(Markov processes)的統計特性時，離散余弦變換的去相關性接近于K-L變換(Karhunen-Loève 變換--它具有最優(yōu)的去相關性)的性能。

例如，在靜止圖像編碼標準JPEG中，在運動圖像編碼標準MJPEG和MPEG的各個標準中都使用了離散余弦變換。在這些標準制中都使用了二維的第二種類型離散余弦變換，并將結果進行量化之后進行熵編碼。這時對應第二種類型離散余弦變換中的n通常是8，并用該公式對每個8x8塊的每行進行變換，然后每列進行變換。得到的是一個8x8的變換系數矩陣。其中(0,0)位置的元素就是直流分量，矩陣中的其他元素根據其位置表示不同頻率的交流分量。

一個類似的變換, 改進的離散余弦變換被用在高級音頻編碼(AAC for Advanced Audio Coding)，Vorbis 和 MP3 音頻壓縮當中。

離散余弦變換也經常被用來使用譜方法來解偏微分方程，這時候離散余弦變換的不同的變量對應著數組兩端不同的奇/偶邊界條件。