UPS主要有三种配置： 备用式、在线互动式和在线式UPS。在线式UPS具有高可靠性、稳定的输出电压和不间断运行等优点，广泛应用于电信、金融、证券、电力、铁路、民航和政府机构等行业的计算机房。这些采用IGBT的在线式UPS具有显著优势，包括高效率、优异的抗浪涌能力和高可靠性。
下一个， SHYSEM我将以在线配置为例，介绍 IGBT 在 UPS 中的应用。
图1：在线式不间断电源主电路图
图 1 显示了在线式 UPS 的主电路。在线式 UPS 由一个独立的旁路开关组成， 它包含一个交流/直流整流器、一个充电器和一个直流/交流逆变器。其工作原理如下：
当市电正常时，AC/DC整流器将交流电转换为直流电，同时为电池充电。然后，DC/AC逆变器将直流电转换为标准的正弦交流电。当市电异常时，电池为逆变器供电。如果UPS发生故障，输出将切换到旁路电源。在线式UPS的电压和频率最为稳定，可为用户提供真正高质量的正弦电源。
1.旁路开关（交流旁路开关）
旁路开关通常使用继电器和晶闸管。继电器广泛应用于低功率和中功率UPS中。其优点是控制简单、成本低。然而，其缺点包括继电器所需的切换时间以及机电元件寿命有限。
晶闸管常用于中大功率UPS中。其优点包括高电流处理能力和极短的开关时间。主要缺点是控制较为复杂。由于晶闸管的触发特性，触发后必须反向偏置才能关断。如图2所示，这可能会产生持续长达10毫秒的环流。
图 2：SCR 延迟关断示意图
如图 3 所示，使用 IGBT 可以避免这个问题。虽然 IGBT 具有控制更简单的优点，但它们也存在一些缺点。 成本较高。其工作原理如下：在输入信号的正半周期内，电流流过 Q1 和 D2；在负半周期内，电流流过 D1 和Q2 。
图 3：采用 IGBT 的旁路开关
2.交流/直流整流器
UPS整流电路可分为传统桥式整流器、可控硅整流器和高频功率因数校正（PFC）整流器。传统整流器的基准频率为50Hz，滤波器体积较大且重量较重。随着UPS技术的进步以及各国对输入功率因数要求的不断提高，采用PFC（功率因数校正）技术的UPS正变得越来越普及。
PFC电路的工作基频至少为20 kHz ，这显著减小了滤波电感器和电容器的尺寸和重量。这使得输入功率因数可达0.99，而无需谐波滤波器。IGBT通常用作PFC电路中的功率开关器件。采用IGBT的PFC整流器具有高效率、高功率容量和环境友好等优点。
3.充电器
常见的UPS充电器包括反激式、升压式和半桥式。大电流充电器可采用IGBT 分立器件进行功率控制，从而实现高效率和高充电电流。
4. 直流/交流逆变器
额定功率为 3 kVA 或以上的在线式 UPS 几乎都使用 IGBT 作为逆变器部分的功率开关器件，通常采用全桥和半桥电路，如下图 4 所示。
图 4：逆变器电路拓扑
从以上内容可以看出，UPS中使用的功率器件包括双极型功率晶体管、功率MOSFET、晶闸管和IGBT。IGBT结合了功率MOSFET易于驱动、控制简单、开关频率高等优点，以及功率晶体管导通电压低、载流能力高等优点。因此，IGBT已成为UPS电源设计的首选。只有充分理解IGBT的特性并设计出可靠性高的电路，才能充分发挥IGBT的优势。