雙變換UPS

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，然後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也可以採用同一電源。

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。

通常還有一個專用於維修的“維修旁路”。

雙變換UPS的負載始終由逆變器連續供電，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於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。由於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，可以保護浪湧/尖峯、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範圍很寬，輸出電壓的靜態和瞬態精度很高。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，或者説轉換時間為零。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”。

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總是工作於其中一種工作方式。

（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於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分鐘後負載就會斷電。如果市電電源恢復到規定的指標，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開關，然後接通與靜態開關並聯的接觸器，接觸器一旦接通，靜態開關就自然關斷。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，並告警。