UPS基本架构介绍

UPS基础培训内容大纲•UPS分类及其架构•电力问题•UPS选用•蓄电池选用•谐波改善•UPS与发电机•UPS方案•UPS注意事项UPS分类及其架构UPS分类后备式Off-line在线互动式Line-Interactive在线式DoubleConversion后备式UPSAC/DCDC/AC市电充电器电池逆变器转换开关负载市电正常:UPS输出等于市电输入(但是经过杂讯干扰!)市电异常时:逆变器转换电池能源为AC输出给负载输出:模拟正弦波在线互动式UPSAC/DCDC/AC市电双向转换器电池AVR负载市电正常时:UPS输出等于市电输入(但是经过杂讯抑制!)市电异常时:Inverter转换电池能源为AC输出给负载电压过高或过低:AVR动作,调整电压至合理的范围输出:正弦波或模拟正弦波在线式UPS市电AC/DCDC/AC整流器电瓶逆变器市电静态开关静态开关市电正常时:UPS透过整流–逆变,提供干净稳定的正弦波市电异常时:逆变器转换电池能源为AC输出给负载电压过高或过低:逆变器自动调整电压至合理范围输出:正弦波各类UPS比较优点缺点后备式体积小﹑重量轻,线路简单﹑便宜,市电正常时几乎无电能损耗需转换时间(4ms),无法提供完全保护功能较少低频离线式UPS放电效率低于80%在线互动式充电时间快市电正常时效率可达94%以上需转换时间(0-5ms),无法提供完全保护电池放电效率低(81%)在线式系统提供完全保护无任何转换时间电源输出品质最佳结构复杂，造成生产成本高。电能利用效率低。线路复杂,机器良率低。电力问题认知试着问你自己,下列问题是否曾发生在您或您周遭朋友身上:.资料因停电然未存盘而漏失.机器当机但不知原因.上网时,线传资料不正确或异常中断.当机重新开机后,档案结构发生错误.计算机屏幕不正确的闪烁.设备因停电,雷击而损坏.网络设备不明原因的重新开机上述问题只是开端,请试着思考上述问题发生的严重性.你花费多少时间回复因断电而造成的资料损失.这些时间花费多少成本.设备损坏时的花费费用.网络发生问题时,有多少人工作受影响.这些人停工的成本呢电力问题种类系统当机资料流失设备损坏安全顾虑系统异常损坏.设备故障资料错误硬件损毁资料错误硬件损毁系统异常频率异常系统当机电力问题解决电力问题突波吸收器稳压器离线式UPS在线交互式UPS在线式UPS低电压×△×/△△高电压△△×/△△断电××噪声干扰×××△高压突波△△×/△△频率飘移××△△较佳保护△有限或视状况保护×没有保护正常市电电压过低电压过高市电中断噪声干扰高压突波頻率飄移电源种类:a.电压相数(单相/三相)b.电压及变动范围c.频率及变动范围负载容量:a.KVA,KW,P.F.b.CrestFactorc.预备容量负载特性:a.稳态:b.暂态:(1)马达启动电流(2)变压器激磁电流(3)负载投入突波电流UPS选用考虑因素(1)环境因素:a.温度b.湿度c.通风d.噪音结构条件:a.信道大小b.地板承受力环保要求:a.效率b.EMI智能化:a.监控管理UPS选用考虑因素(2)蓄电池选择考虑因素•DC电压范围(决定电池cell数目)•负载容量大小(决定电池AH大小)•备用时间长短(决定电池AH大小)•工作环境温度(5℃~35℃)(-3.3mV/cell/℃)蓄电池选择计算方法(1)•恒电流算法:Id=UPS容量.O/P*P.F./Inv.Eff./Vdc(平均放电电流)Inv.Eff.:10~20KVA0.91(逆流器效率)30~40KVA0.9250~120KVA0.93160~KVA0.94Vdc(平均电池电压)=终止电压+2/3(初始电压-终止电压)或Vdc=电池额定电压(2912=348)蓄电池选择计算方法(2)•恒功率算法:P=UPS容量.O/P*P.F./Inv.Eff./Batt.cell(watt/cell)P=UPS容量.O/P*P.F./Inv.Eff./Batt.pcs(watt/pcs)•C=KId/LMethodC:电池容量(AH)Id:电池放电电流L:维护系数(0.8)K:容量换算系数谐波的产生•回转机械设计不良所造成的谐波例如:同步电动机,感应电动机等.•变压器铁心磁饱和所产生之高次谐波例如:变压器,饱和电抗器,灯管启动器等.•非线性特性负载所产生之高次谐波例如:整流器,变频器,静态的无效电力设备等.谐波的影响受影响设备问题电力电容器电抗器燃烧过热振动噪音电容器电力容丝熔掉误动作马达开关接地故障开关误动作消费者立体音响噪声噪音产品电视画面闪烁马达振动噪音其它电梯振动停止控制器误动作谐波的改善•被动滤波器(谐波滤波器)由被动组件(R,L,C)串并联组成,制造低阻抗回路并联于谐波发生源,以有效吸收谐波含量,达到滤波效果.•相移操作(12-PULSE整流器)依据电路特性,产生两组相位移电源,使其电流谐波部分可相互抵消,进而达到滤波的效果.•主动滤波器(ActiveFilter)由半导体开关及储能组件所组成,藉由控制半导体开关的ON/OFF,以补偿负载所需的虚功及谐波电流.6-Pulsevs.12-Pulsevs.滤波器谐波阶数谐波失真购置成本12n±16n±111,13,..5,7,..27.8%9.4%11.4%3%便宜貴中等最貴效率高低中等中6Pulse12Pulse6Pulse+FilterIGBTorActiveFilter6-Pulsevs.12-Pulsevs.滤波器6Pulse12Pulse6Pulse+FilterIGBTorActiveFilter设备影响发电机容量电压陷落大小小最小大小大最小大小大無小小中大功因改善UPS与发电机搭配问题(1)*LineNotches&HarmonicCurrent(电压凹陷瞬时&谐波电流)原因:相位控制整流器所造成影响:发电机振动,过热,噪音及损失增加解决:a.增加发电机额定容量b.采用12-pulseorIGBT整流器c.加输入谐波滤波器UPS与发电机搭配问题(2)*StepLoading(阶跃性负载)原因:当UPS切换至发电机供电瞬间影响:造成发电机电压及频率摇摆(swing)解决:整流器具软启动(SoftStart,Walk-in)功能UPS与发电机搭配问题(3)*FrequencyFluctuations(频率波动)原因:由于发电机本身特性及UPS负载变动影响:发电机频率不稳定及UPS锁相失败解决:a.提升发电机性能b.改善UPS反应时间及SlewRate发电机容量选择一般来说:•若UPS输入为6-PULSE整流器则搭配发电机容量应为UPS容量之2倍.•若UPS输入为12-PULSE整流器则搭配发电机容量应为UPS容量之1.5倍.UPS方案1.单机使用2.并机(独立旁路)3.并机(共享旁路)4.串机(Hot-Standby)1对15.并机(共享电池)单机使用架构1234ABCD4321DCBALoadBYPASSRESERVERECTIFIEROUTPUTSTATICSWITCHINVERTERBATTERYRECTIFIER并机(独立旁路)1234ABCD4321DCBALoadUPS1UPS2并机(共享旁路)1234ABCD4321DCBALoadUPS2UPS1串机(Hot-Standby)1对11234ABCD4321DCBALoadUPS1UPS2并机(共享电池)1234ABCD4321DCBALoadUPS1UPS2UPS可靠度比较HotStandbyParallelSingle对负载双重保护有(OO)有(OO)没有维护保养时负载不断电是(OO)是(OO)否MTBF最高(OO)高(O)低过载能力低高(OO)低容量扩充性低高(OO)低MTTR短(O)长短(O)对市电电源品质要求低(O)较高低(O)对杂讯耐受性高(O)较低高(O)UPS注意事项(1)1.应保持环境整齐与洁净。2.勿使其曝露到雨水、尘垢太重地方。3.通风必须良好,环境温度应保持20~30°C。4.远离可燃气体瓦斯或爆炸物。5.避免地板震动6.系统(含电池柜)必须确实的接地7.使用符合国际安规要求的材料UPS注意事项(2)1.使用UPS之前,必须先仔细阅读使用说明书2.按照要求的作业程序开关机3.电池两级严禁反接或短路4.勿超载使用,最佳使用率为70%负载5.切勿使用在纯电感性或纯电容性负载。6.不可接半桥整流负载，例如吹风机等设备。7.输入端要接发电机电源时,容量必须大于UPS额定容量的2倍UPS注意事项(3)1.因UPS内部存在高压电，服务必须由受过严格训练的专业维护人员提供。2.机房内应限定专人管理，非相关人员不得操作UPS。3.电池释放的电解液对皮肤及眼睛有害，带有毒性。4.电池短路时会有很大的电流，有电击危险。操作时要注意下列几点:a.不可佩戴手表/戒指或其它金属物品。b.使用带绝缘手柄的工具.c.请不要在电池上放置工具或金属。5.若电池已经连接完毕，请不要试图移动电池柜。6.UPS自带电池,假若没有市电输入,其输出仍可能有电。7.机房内电瓶箱起火时，请迅速关闭负载，切断供应UPS电源，并用干式灭火器灭火。35成功從這裏開始！