2.2.1 USP的热备份连接
热备份连接是指当单台UPS不能保证供电可靠性要求时，就再接入一台同规格的单机来提高可靠性。任何具有旁路环节的UPS都可以进行热备份连接。当两台UPS热备份连接时，只需要将一台UPS的旁路的输入端与市电断开，并连接到另一台UPS的输出端，就构成了两台UPS热备份冗余系统。这种连接非常简单，当把UPS1作为主输出电源而把UPS2作为备用机时，只需要将备用UPS2的输出端与UPS1的旁路输入端相连就可以了，不过此时UPS1的旁路输入端一定要与UPS1的输入端断开。在正常情况下，由UPS1向负载供电，而UPS2处于热备份状态空载运行；当UPS1发生故障时，UPS2投入运行接替UPS1继续向负载供电。只有当UPS2过载或逆变器发生故障时，才闭合UPS2的旁路开关，负载转为由市电供电。
两台热备份连接的UPS供电系统的可靠性比单台UPS供电系统的可靠性提高了两个数量级；并且，这种系统的连接方式简单易行，即使是不同品牌的UPS，只要规格容量相同，就可连接，不需要再增加另外的设备。若两台不同容量的UPS相连，则其容量只能按最小的那一台UPS计算。
由于热备份连接不存在均流问题，所以系统稳定，可靠。其缺点是过载能力、动态和扩容能力较差。但大功率UPS一般过载能力非常强，125%额定负载时为5min，150%额定负载时为10s，大于150%额定负载时为200ms，动态时为60ms±5%。这个指标已和并联技术的指标相同，所以在用户对系统可靠性要求非常严格的情况下，应采用热备份方式连接UPS。
目前，热备份连接主要采用主从备份技术。其缺陷在于两台UPS的老化不均，如果主机在较长时间内没有出现故障，则从机一直空载运行，从而造成主、从机元器件的老化严重不均；当主机出现故障后将负载转到从机，可能会由于从机瞬间无法承受突加的重载而将负载转为市电供电。
UPS的热备份连接一般不超过两台，它不能增大系统的输出容量。由于是同容量串联连接，所以如果一台UPS过载，则转到另一台后仍然过载，即供电系统的带负载能力没有加强。实用中很少有两台以上UPS的串联连接，所以UPS热备份连接的应用场合受到了限制。
1.主/从串联热备方式
图2-1所示为早期一般采用的主/从串联热备方式。它的特点是连接成本较低，技术简单，双机冗余提高了UPS供电系统的可靠性；但存在以下一些弱点。
图2-1 主/从串联热备方式
① 当UPS主机本身发生故障时，可能无法转换而造成输出中断。当UPS主机内部电源板或电源模块发生故障时，UPS主机会立即停止工作，而使输出中断。此时，即使UPS从机是好的，因UPS主机的静态开关不能转换至旁路而造成供电中断。
当UPS主机控制电路、逆变器出现故障时（此时不满足转换条件）及一些其他原因，也可能会出现静态开关不转换而造成供电中断。
② 转换瞬时输出出现间断。UPS供电系统为保证输出波形连续，采用先合后断技术，即旁路通过静态开关与逆变器输出有一叠加过程，以保证输出无间断，但这两路电压必须满足频率、相位、电压幅值完全一致，否则，将有可能造成转换过程中输出的不连续。
在频率正常的情况下，UPS主机为带载工况，而UPS从机为空载，而在电网频率偏离UPS跟踪频率范围时，UPS将启动自身晶体振荡器，由于两台UPS为独立系统，无法进行“锁相”跟踪，如果在此时发生转换过程，则输出波形将会有更长的输出间断时间。特别是在UPS主机逆变器发生故障强行转换时，由于无法进行正常跟踪，将有可能出现较长的间断时间，甚至转换失败。
③在主/从串联热备供电系统中，增加了两个公共故障点。一旦UPS主机静态开关出现故障，此时又要求转换则会造成负载供电中断。发生过载时，UPS主、从机将依次转旁路，这时UPS的静态开关若出现问题，也将造成输出中断。
④设备使用效率低。在整个供电过程中，始终有一台UPS长期闲置不用，使用效率低，并且备份UPS的蓄电池长期处于浮充状态，蓄电池无法放电，蓄电池寿命大大缩短。可以增加一个主、从转换装置，定期将主机与从机进行转换，对主、从机的蓄电池轮流充、放电，以解决此问题。但是在主、从转换过程中，从机处于空载运行状态，一旦出现转换过程，负载量将从0突变到100%，整流充电器和逆变器将受到大电流冲击，易于损坏，影响正常输出，甚至断电。
⑤ 维修困难。当主机发生故障转换到从机供电时，用户负载不能停机，无法关闭主机进行维修。一旦从机出现故障，会造成整个供电系统中断。
2.双机主备冗余供电方式
很明显主/从串联热备方式在UPS处于旁路工作状态时，负载不受UPS保护。此时，如果发生交流电中断、过压等故障，那么就将造成负载电源供应中断或设备损坏。因此，很自然想到用一台UPS的输出作为另一台UPS主机的静态旁路电源，这就是双机主备冗余供电，也叫双机串联冗余供电。
（1）工作原理简述
①在正常情况下，负载的工作电源由UPS主机的逆变器提供，备机处于空载运行状态。
②当UPS主机发生故障时，转为旁路供电，此时UPS备机的逆变器输出通过主机静态旁路开关供给负载电源。UPS主机发生故障转为旁路在毫微秒的时间内完成，不会产生负载电源中断。
③ 当备机发生故障时，备机转为旁路工作。此时UPS主机的静态旁路输入的不再是备机的逆变器输出，而是交流电经过备机的静态旁路开关供给，此时相当于主机单机工作。
④ 当UPS主、备机同时发生故障时，UPS主、备机同时转为旁路工作，交流电经过备机的静态旁路开关，再经主机的静态旁路开关供给负载电源。当然，UPS主、备机同时发生故障的可能性极小。
（2）优点
① 安装方便，易于实现。只要UPS主机具有独立的静态旁路输入口，就可以很容易地实现UPS主、备机冗余供电。甚至不同型号、不同品牌的UPS，都可以很方便地组成双机主备冗余供电。
② 可靠性高。在系统调试时，只要将UPS主、备机的输出电压调整到一致即可。根据实际经验，UPS双机主备冗余供电的可靠性高于双机冗余并联供电。
（3）缺点
由于在平时正常工作状态下，所有的负载全部由主机供电，备机处于空载运行状态。这样长时间运行，会造成主、备机的老化程度不一样，所以需定期或不定期地进行主、备机倒换。美国Exide公司的Profile、Prime系列UPS具有效率优化器功能，可以很方便地实现主、备机倒换，可克服上述缺点。
3.多机主备冗余供电方式
由于两台UPS同时发生故障的概率几乎为零，所以在双机串联热备份的基础上，可发展一种更为合理、更为节省投资、更为可靠的多机主备冗余供电，这就是三机主备冗余供电。
（1）工作原理简述
① 在正常情况下，负载电源由主机UPS1和主机UPS2分别承担，UPS备机处于空载备用状态。
②当主机UPS1发生故障时，主机UPS1转旁路，UPS备机的逆变器输出通过主机UPS1的旁路开关给负载供电。
③ 当主机UPS2发生故障时，与主机UPS1发生故障情况类似。
④ 当备机发生故障时，相当于主机UPS1和主机UPS2分别单机工作。
（2）优点
①节省投资。例如，要实现80kVA双机冗余热备份，需要两台80kVA的UPS，而采用上述三机冗余热备份的方式，只要3台40kVA的UPS即可实现目的，可节省相当一笔投资。
② 避免单一故障点，提高可靠性。不论是双机主备冗余供电，还是双机冗余并联供电，其输出线路为单路输出口，如果输出线路发生故障或输出线路中任何不受开关保护的负载短路，那么都将造成所有的负载供电中断。而三机主备冗余供电，具有两路输出，即使其中一路发生故障，另一路也有输出，所以可保证有一半的负载正常工作。对于具有双路交流电输入的系统要双机热备时，采用三机主备冗余供电方式，完全可排除因电源故障而引起系统工作中断的可能性。