為了保證用電的可靠性和持續性，有種設備充當著這個重要的角色——不間斷電源UPS(Uninterruptible Power System)，今天我們就來聊聊UPS的那些事兒。
一、何謂UPS
不間斷電源，從字面很容易就想到，它能夠持續不斷地供電。其是利用儲能裝置作為後備能量，在市電斷電等電網故障的時候，能夠給用戶設備提供電能，間接地保證"市電"的一種能量轉換裝置。
1、UPS的主要功能：
■高可靠性地不間斷供電；——基本功能
■供電穩壓、淨化功能；——提供供電的可靠性和質量
■電池管理功能；——儲能裝置的工作
■智能監控功能；——滿足維護管理的需求
電網輸出的電能有的時候不一定是安全可靠的，經常有對設備產生干擾的問題，我們分為以下幾類：
2、UPS按照不同的情況可分為以下幾類：
按供電體系不同：單進單出UPS、三進單出UPS、三進三出UPS；
按輸出功率不同：小功率(＜10kVA)、中等功率(10~30kVA)、大功率(＞30kVA)；
3、按工作原理不同：
■後備式
■在線互動式
■在線式
二、三種類型的介紹
1、後備式
功率等級一般在0.25~2kVA左右。市電正常時逆變器不工作，切換時間較長。
2、互動式
功率一般在0.7~20kVA左右，逆變器和充電器結合到一起，並能夠實現分段穩壓。
3、在線式
正常情況下逆變電路始終處於工作狀態。
■三種類型UPS的比較
可見，在線式UPS的特點和性能在三者中最為突出，下面我們來聊聊在線式的工作模式。
①市電逆變工作模式
在主路市電正常提供時，UPS通過整流器、逆變器給負載在線提供高質量的交流電；同時提供整流器給電池充電，保證能夠在市電故障時提供電能。
②電池逆變工作模式
當主路市電掉電或者故障時，系統自動無間斷地切換到電池工作模式，有電池經過逆變器給用戶提供所需地交流電。當市電恢復後系統自動無間斷地恢復到正常工作模式。
③靜態旁路工作模式
旁路工作方式有兩種：一種是能夠自動恢復到正常的工作模式；一種是需要人為干涉才能夠回到正常工作模式。
在逆變器過載延遲或者受大負載衝擊等情況下，系統自動無間斷地切換到靜態旁路電源給負載供電。在UPS恢復正常後，系統自動恢復正常供電方式。
當用戶關機或者是主路市電掉電亦或不正常且電池儲存能量耗盡，或者是發生較為嚴重的故障情況下，逆變器關閉，系統會停留在旁路工作模式。此後，若需要恢復到正常工作模式，則需要用戶重新開機。
三、Si/SiC在UPS中應用淺析
1、前言
不間斷電源主要是為了在市電故障時能夠提供可靠和連續的電能。在一些大規模的應用場合，比如說大的數據中心、自動化生產線、醫院等等那些對於電能持續性要求比較好的領域，試想一下，美國華爾街開市的時候突然沒電，醫院手術過程中突然停電，後者的後果可是無法設想的，可見UPS的存在是必然的。
在當今這個科技飛速發展的社會，各行各業的產品都以肉眼可見的速度迭代，UPS也不例外。當然，迭代的出發點往往與成本掛鉤，可以說沒有哪一家公司願意在成本增加遠大於性能提升的情況下推成出新。而影響成本的主要因素還是效率，而決定效率的主要因素還是損耗，損耗小了，效率自然得到提高。
下面我們再來回顧下UPS的框架：
由4個部分組成：整流、儲能、逆變和控制開關。
之前我們說效率是影響成本的主要因素，那從哪些地方改善呢？其實主要還是集中在逆變那塊。一個是電路拓撲的選擇、一個是功率器件的選擇，控制方法等等。
2、簡單的比較
目前UPS的逆變電路拓撲大致就兩電平和三電平的，其他多電平的比較少見，下面我們就來簡單聊下兩電平和三電平。
三電平相對於兩電平來說，能夠做到更低的紋波電流，更高的輸出電壓，損耗相應的便會降低，相應的頻率便可以做得更高，緊接著濾波器的尺寸相應的可以減小。但是三電平的控制方式要比兩電平的來得複雜。
除了拓撲，眼下流行的SiC產品同樣能夠帶來一定的應用優勢。下面我們來大致看下傳統Si基功率器件和SiC帶來的哪些區別。
上面是250kVA的UPS使用不同功率模塊下的效率和結溫的數據，SiC的使用能夠提高頻率的同時降低了損耗，提高了效率。並且SiC的驅動電路和控制方式和Si的並沒有太大的差異，所以在UPS中，SiC的使用能夠帶來很多的優勢，從而降低成本。
作者：功率半導體那些事兒 Disciple
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