一、概述
在信息技術高速發展的今天，作為電子產品的UPS供電系統也無一例外地健步跟上，屬於這一類的就有在線式電路結構有工頻機結構和高頻機結構之分，在線式結構又分為傳統整流逆變式和Delta變換式;作為逆變器的電路又分為全橋逆變和半橋逆變，由於半橋逆變技術的出現就省掉了笨重耗能的電磁變壓器，使效率大幅度提高。這在中大功率領域是一件很有意義的貢獻。
一般在小功率領域中的工頻機結構電路效率就很低了。所以目前的小功率UPS大都選用了高頻機結構。但很少有人注意到效率更高的子在線互動式電路。
二、在線互動式UPS的定義及結構特點
在線互動式UPS產品是上個世紀九十年代中期進入國內市場，不到五年時間其銷量就躍居全國第一，看起來這是一個不可思議的奇蹟。實際上是它的結構特點贏得了用戶的青睞，那即是節能。
在線互動式UPS的技術特點就在於它的「互動」(interactive)。這種電路結構完全不同於傳統意義上的雙變換結構。當然這種電路結構也是雙變換，但它的工作原理和其它UPS有所不同，所以一般都不能給出中肯的定義。其原因就是因為它必須有兩個輸入電壓，因為「互動」(interactive)就是交叉的意思，一個電壓如何交叉?所以互動的真正含義應該是：通過兩個輸入電壓的加減或交叉供電使輸出電壓達到一定穩定度的電源。這一點是其它UPS電路結構所不具備的，原因是它們都只有一個輸入電壓，如圖1所示的兩種形式的電路都是只有一個輸入電壓(包括後備式UPS)。
圖1 兩種在線式UPS主電路結構方框圖
三、在線互動式UPS的工作原理
1、雙電源輸入的供電效果
圖2 兩股輸入電壓輸入電路結構方框圖
讀者一定會有這樣一個問題，市電只有一個，那麼第二個電壓從哪裡來?這就是互動電源的不同之處。原始設計的在線互動式電路是採用了一個雙向變換器來實現雙變換功能。就是這個雙向變換器產生出25V的第二個和市電同頻同相的正弦波電壓，這就是補償繞組上的電壓。所以叫在線互動式其原因之一就是當市電正常供電時UPS輸出為正弦波，如圖2(a)所示;當市電異常改由UPS逆變器供電時輸出仍為正弦波如圖2(b)所示。第二個原因就是轉換時間，當市電電壓異常轉為UPS供電時這中間的間隔時間只有2~4ms，有的擔心2~4ms斷電時間會使機器重起或停機。實際上這種擔心大可不必，根據幾個主要IT製造商實驗，當市電斷電時IT本上電源的儲能能保證農夫和工作50~60ms，在國內某鐵路研究所也有停電35ms時IT正常運行的實例。所以沒有再必要花大力氣去縮短這個時間。所以說在線互動式UPS是後備式的供電方式在線式的效果。
2、在線互動式UPS的工作原理
圖3 一種在線互動式UPS電路原理結構圖
圖3所示是一種原始在線互動式UPS電路原理結構圖。第一個輸入電壓ULN(INPUT)就是市電電壓，第二個輸入電壓就是補償繞組Boost/trim，上面電壓一般為25V。當輸入電壓ULN=220V時，繼電器RY4，RY5和RY1接通，這時輸入等於輸出;若輸入電壓下降到195V，繼電器RY5、RY4和RY1的狀態不變，只是將RY2的com與no接通。這時的輸出電壓就等於輸入電壓195V與25Vab電壓相加，又恢復到220V。這時如果輸入電壓上升到245V，繼電器RY2的com與no斷開又恢復到RY4，RY5和RY1接通狀態;如果此時輸入電壓繼續上升到245V，這時繼電器RY4，RY5和RY1的狀態不變，只需將繼電器RY3的com與no接通，使繞組電壓與輸入電壓反向。這時就變成245V輸入電壓減去25Vba，使輸出又回到220V。就這樣通過輸入電壓和繞組電壓的加減使輸出電壓達到一定的穩定度。當然，在輸出端還有一個濾波環節，使輸出電壓具有清潔的正弦波形。
圖4 兩個電壓交叉供電式在線互動式UPS掉路結構原理方框圖
圖4所示的電路是兩個電壓交叉供電模式的在線互動式。這裡的例子是5kVA，電路結構用的是一個帶抽頭的輸出變壓器，抽頭的換接是通過繼電器實現的，每個抽頭電壓是5V，使輸出電壓按5V的節奏變化，所以電壓的變化就比較平穩些。當輸入電壓變化到5V時就要進行抽頭換接，由於繼電器比較大，從一個抽頭到另一個抽頭的換接時間較長，這個時間空缺就有雙向變換器產生的電壓來填補，待抽頭換接完畢，雙向變換器就停止工作，仍改由市電供電。這就是兩個電源交叉供電的過程。
四、在線互動式UPS的前景
前面討論了在線互動式UPS的電路結構和工作原理，可以看出這種電路是後備式的工作方式在線的效果。也就是說這種電路節能，其整機效率都在95%以上，比一般小功率在線式UPS高10%以上，這正好符合了節能減排的國策，從大氣候上說這是「天時」。也許有的擔心這種產品的輸出電壓穩定性不然普通在線式UPS那麼精細，實際上當前一般負載的自備電源都是脈寬調製(PWM)開關電路，這種電路多輸入電壓的範圍適應性很強，都在±30%以上。由於體積小可以放在標準機櫃內，可以用在計算機房、一體化數據中心和基站，其外形如圖4所示。而小功率UPS的用戶又遍布各地，甚至有好多地方已經入家庭，這是一個潛在的「地利」條件。最值得注意的是這種在線互動式UPS產品具有多種功能，比如它的功耗很低就具備了最佳可靠性，效率可達到99%，這樣即節省電費也節省了製冷費用。具有溫度補償的電池充電器，延長了電池的使用壽命，並具有精確計算電池更換時間的功能。並且本身就就被自動電壓調節(AVR)功能，在很大的輸入電壓範圍內不需要轉到電池供電。故障時有多種告警方式：除現場告警外還可遠程通知，比如手機信號，等等 。這些功能插件都可根據需要放入機器的智能插槽內，如圖5所示是施耐德的SURT+ Smart 4.5G + Mini-ISX和碩博的Cyberpower多款產品中的一款產品。
圖5 機架式在線互動式UPS的外形
由於這種電路技術功能強、人性化程度高，再加之比在線式UPS價格低和漂亮的外形，給用戶帶來了不少方便和美感，這又是「人和」的潛在條件。既然天時、地利、人和三大成功條件都具備，其前景無疑是光明的。目前的情況是一般用戶對這種技術和產品一是不甚了解，二是製造商和推銷商對該產品的宣傳力度尚淺。這類產品尤其是在一些歐美國家已是社會和家庭的通用產品。只要用戶一旦了解到這種產品的優越之處就會像電視和洗衣機一樣很快進入千家萬戶。
圖6 一種在線互動式UPS的前面和後面的外形