UPS选型基本

UPS基本技术市电的九种电源故障形式电源断电电压下陷电源浪涌持续欠压持续过压高频噪音频率波动瞬态切换谐波失真UPS(UninterruptiblePowerSystem)UPS外在关联负载市电监控通讯电池UPSUPS功能及基本结构UPS内部基本结构UPS的主要功能实现电网与用电器之间的隔离实现两路电源的不间断切换提供高质量电源电压变换和频率变换功能停电后提供后备时间UPS类型后备式UPS在线互动式UPS在线式UPS后备式UPS工作框图在线互动式UPS原理框图在线式UPS原理框图市电停电时工作框图过载或故障时工作框图UPS品质描述UPS－市电：输入指标UPS－负载：输出指标UPS－电池：电池管理UPS－用户：通讯监控UPS－UPS：备份与扩容UPS技术的发展第一代UPS（90年前）：SCR整流＋SCR逆变第二代UPS（90～95年)：SCR整流＋GTR逆变第三代UPS（95～05年）：SCR整流＋IGBT逆变第四代UPS（05年后）：IGBT整流＋IGBT逆变UPS品质描述UPS－市电：输入指标输入电压标准及范围（220/380VAC±15％）输入频率标准及范围（50HZ±10％）输入功率因素（0.8~0.99)SCR型整流器：PF≈U浮充/2ULIGBT型整流器：PF≈4、输入电流谐波失真（THD）(3~35%)U1I1ULILCosUPS品质描述每相可控硅在1/3周期导通.产生浮充电压：UF=32/×UL×COS＝1.35×380×1＝513V输入电压范围：±15%输入功率因素：0.8谐波分量30%电池电压（32～35）X12V，逆变器效率低，输出必须配置隔离升压变压器可控硅整流器ABCDC+DC-UPS品质描述谐波分量谐波电流[%]01020304050607080901001571113171923254456891420100•每相可控硅在1/3周期导通.产生奇次谐波n=6k±1(K为正整数)•谐波分量30%•发电机配比2.5~3:16脉冲整流器UPS品质描述6脉冲整流器优点:–THD10%满载条件下–简单可靠,可任意时候加装–可提高功率因数6-脉冲整流器+无源滤波器(LC)缺点:在特定条件下，无源滤波器会和电网内阻发生谐振抑制高次谐波效果差效率降低费用增加且体积增大6脉冲整流器6-脉冲整流器+有源滤波器(APF),-采用补偿原理向电网注入与谐波电流相位相反,幅值相同的电流.采用IGBT电路优点:–THD5%–不会发生共振现象–不受系统阻抗变化的影响–不受谐波频率变化的影响缺点:电路复杂,MTBF(平均无故障时间)下降EMI高,效率下降2％成本高逻辑控制B+B-+-至逆变器L1L2L30Y12脉冲整流器12脉冲整流器12脉冲整流器优点:–THD10%满载缺点:–需要两个整流器和一个移相变压器–效率比较低2%–体积重量也增加IGBT整流器采用高频脉宽调制型IGBT整流器技术，对电网的适应能力很强。不带滤波器时输入功率因数就可高达0.99优点:输入电压范围：±25%输入功率因素：0.99谐波分量3%绿色电源不会因加装滤波器而造成能量损失机器重量轻--易于安装和运输缺点：整流器容量受现有技术条件所限（200KVA）稳定性不如可控硅整流器IUIGBT整流器传统可控硅整流的电流波形IGBT整流的电流波形使用IGBT整流目的：•提高输入端的功率因数≈1--使输入端电流尽可能接近正弦波•减少直流脉动和谐波干扰•扩展UPS输入电压范围柴油机/UPS容量匹配UPS整流电路容量匹配Pg/Pui3～46脉冲整流UPS2.5～36脉冲整流+5次/7次谐波滤除器1.7～2.312脉冲整流1.6～2.212脉冲整流+11次/13次谐波滤除器1.4～2高频UPS(带cosψ校正)1.5～2.4IGBTPWM整流1.25注：UPS并联系统前端发电机容量为单机1.8倍,用户投资条件允许发电机组还应备有1.25倍的余量。单相全桥整流UPSPg-柴油发电机功率；Pu-UPS输入功率UPS品质描述UPS－负载：输出/整机指标输出电压标准及精度（220/380VAC±1％）输出频率标准及精度（50HZ±0.01％）输出功率因素（0.7－1)输出过载/抗短路能力(125％额定电流，10min150％额定电流，60s)三相不平衡能力(100%不平衡负载,电压不均衡＜±5%）动态响应(100％负载，瞬态电压波动5%,恢复时间：≤20ms)效率(90－94%)噪音(50－75db）环境指标(温度0～40℃），湿度，海拔1000米）UPS品质描述UPS整机指标－效率计算UPS各部件效率：SCR整流器99％；IGBT整流器98％、IGBT逆变器效率96％、变压器效率98％,滤波器99％传统UPS的效率：SCR整流（99％）×IGBT逆变（96％）×输出TX（98％）=93％12脉冲传统UPS的效率:输入移相TX（98％）×双SCR整流（98％）×IGBT逆变（96％）×输出TX（98％）=90％新型UPS效率计算：IGBT整流（98％）×IGBT逆变（96％）=94％UPS品质描述UPS－电池：电池管理充电保护（过压及过流充电保护，温度补偿）放电保护（关机截止电压设定及调整，自动脱扣）电池智能化管理（检测和报警）后备时间计算和显示：额定负载后备时间T75％额定负载1.6T;50％额定负载2.5T;33％额定负载4T充电能力及充电时间：10％～25％额达容量充电能力充电时间计算：T＝AH/I充电×（充电效率80％）UPS品质描述UPS－用户管理：通讯和监控显示及控制通讯功能：串口RS232/RS485；网卡；干结点；modbus卡监控：监控软件及网络监控功能UPS品质描述UPS－UPS：扩容及备份串联备份并联备份及增容并联技术及指标直接并联、公共旁路、模块化UPS、环流指标UNIT1SSBSSIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBYUNIT2SSBSSIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBY串联热备份UPS－UPS：扩容及备份并联冗余或增容UNIT1SSBSSIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBYUNIT2SSBSSIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBY可实现：•并联冗余工作方式•并联增容工作方式UPS－UPS：扩容及备份公共旁路并联可实现：•多台并联冗余工作方式•多台并联增容工作方式UPS－UPS：扩容及备份UPS供配电系统市电发电机UPS系统1ATS关键双电源负载UPS系统2关键单电源负载次要单电源负载次要单电源负载STSUPS分类和选择工作方式：后备式、互动式、在线式容量：小功率（1～10KVA）；中功率（20～60K）；大功率（80～1000KVA）适用环境：商业级、工业级、电厂专用、车载或船用输出变压器：高频机，工频机UPS市场和品牌小功率：APC、Santak（山特）、Kestar（科士达）、PCM中功率：Powerware、MGE、Emerson-Liebert、Delta、Santak大功率：Emerson-Liebert、MGE、Powerware、Chloride-Siemens、、Socomec-Sicon、GE-Imv、Best-Borri其他常见品牌：科华（kelong）、冠军（champion）、易斯特（East）、赛康、复华、优玛、宝合、四通、Best、伽马创力、雷洛士、Powerland（宝兰）、山顿（Sendon）、劲达（Deltec）、东芝（Toshiba）、APC-Gutor（固特）、AEG（德国通用电气）、Protect（普洛泰克）UPS推荐和配置容量及机型选择电池计算及配置配电部分：线缆及开关UPS推荐和配置容量及机型选择用户负载量,冗余度负载性质：IT类、电感性负载、使用环境－谐波、变压器机房配电设计：进线方式机型成本及竞争优势UPS推荐和配置容量及机型选择用户负载量；UPS输出冗余度（70～80％）负载峰值因素（3：1）不能超过逆变器过载能力负载视在功率（KVA）不能超过UPS额定功率*功率因素折算系数三相负载不平衡度30%UPS推荐和配置工业级UPS恶劣的电气和物理环境：供电线路电压/频率波动、浪涌冲击、峰值下陷、高频干扰，环境温湿度不稳、粉尘、腐蚀等。结构：输入输出双隔离、钢板机箱、高IP防护等级。适用领域：钢铁、化工、电力、汽车、造纸、煤炭、石油、隧道负载类型：重载机械、生产线设备、DCS系统等UPS能耗指标UPS工作损耗、通风量、空调配置满载损耗（KW）＝kVACos×（6～7.5％）空调制冷量输出功率折算－海拔高度，海拔每升高100米降容1％（典型UPS工作海拔高度：1000米）海拔高度1000米1500米2000米2300米3000米UPS输出功率折算100%85%79%75%69%UPS容量40KVA80KVA100KVA160KVA200KVA300KVA400KVA600KVA800KVA通风量立方米/h220024002590350037003900440075009300容量及机型选择不同功率因数的负载UPS输出功率折算（典型UPS输出PF-0.8型）负载PF－0.6-0.7-0.8-0.910.90.80.70.6UPS输出100%100%100%90%80%60%55%53%50%容量及机型选择进线方式：上进线/下进线选择优势机型，增加价格竞争力PW技术功率40KVA60KVA120KVA200KVAPW商业功率20、30、4050、6080、100、120160、200galaxy技术功率120KVA200KVA300KVA400KVA600KVAGalaxy商业功率80、100、120160、200250、300400500、600电池计算和配置计算公式：AH=（逆变效率）电池只数U平(单个电池电压)放电速率kVACos电池计算：恒流计算法（放电速率）放电时间5m10m15m30m1h2h3h5h8h20h放电速率C2.72.01.51.00.60.360.260.180.120.05近似计算法：适用于小功率，长时间配置市电停电时工作框图电池计算和配置精确计算：恒功率计算法1、截止电压确定：1.67V/cell放电30分钟;1.75V/cell放电30~60分钟;1.83V/cell放电60分钟2、计算每个Cell电池恒功率数据：3、根据厂家恒功率放电数据表选择满足计算结果的电池规格W/cell=（逆变效率）电池cell数kVACosUPS推荐和配置配电部分：线缆及开关输入开关容量及线缆规格：三相电工速算法:输入电流(A)＝1.8XKVA,开关系数X1.2单相电工速算法:输入电流(A)＝5XKVA,开关系数X1.2输出开关容量及线缆规格：三相电工速算法:输出电流(A)＝1.5XKVA,开关系数X1.2单相电工速算法:输出电流(A)＝4XKVA,开关系数X1.2电池开关容量及线缆规格：放电电流（A）＝kVACos/U电池电压开关系数(X1.2)电缆长度与压降：如70mm线阻0.26Ώ/km零线及地线规格：零线＝1～1.5倍相线，地线＝相线UPS推荐和配置配电部分：电缆及开关规格电缆额定电流简单算法空开规格:R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250电缆规格1/1.5/2.54/610/1625/35/5070/95/120150/185240300额定电流X8AX6AX4AX3AX2.5AX2AX1.5AX1.2AUPS推荐和配置隔离变压器高频机加装380V/380V输出隔离变压器：容量K