USP不间断电源系统

UPS系统主讲人：宋金维时间：2018.08.24目录2.UPS的组成部件1.UPS基本概念3.UPS的类型和结构4.UPS的功能作用1.UPS基本概念▼什么是UPS？UPS是英文UninterruptablePowerSupply的缩写，中文译为“不间断电源”；它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会，这才是UPS的主要设计思想；UPS输出第二路供电三类供电一类供电第一路供电UPS中的蓄电池在市电（电网）正常供电时处于充电状态。一旦市电中断，蓄电池立即将储存的直流电输出给逆变器逆变成交流电供给计算机设备，保持对计算机设备供电的连续性1.UPS基本概念为什么要用UPS？现在全世界各国的大众供应系统都是交流电源，一个理想的交流电源，应该满足以下几个条件：■频率稳定■电压稳定(土10%内)■不含谐波失真(5%)■没有噪声干扰(符合IEEE587,FCC,CE等标准规定)■低输出阻抗2.UPS的组成部件1．交流滤波调压回路交流滤波回路主要是对输入的交流电进行滤波净化，去掉电网中的干扰成分。并在一定范围内进行调压。2．整流充电回路整流充电回路是将交流整流成直流，经充电电路给蓄电池充电，并向内部提供所需的直流电。3．蓄电池组电路在中小型UPS中广泛应用的是M型密封电池，这是一种密封免维护电池。蓄电池是UPS的重要组成部分，蓄电池性能和质量的好坏直接影响到UPS电源整机的质量，它的成本占整机成本的1／3以上。4．脉宽调制型(PWM)逆变器及控制电路在UPS中普遍地采用脉冲宽度调制技术(PWM)来实现直流转变成交流。逆变器及其控制电路是UPS的核心电路。5．检测报警保护电路为了确保UPS安全可靠的工作，UPS必须设有完善的检测报警保护电路。一般UPS均设有过流、过压、空载保护，电池电压过低、电池极性和交流极性检测电路，指示灯和喇叭报警电路6．智能监控及通讯电路新型的智能UPS具有与计算机通讯和自动监控功能，UPS监控软件通过接口通讯线路随时监控UPS及供电线路的运行情况，记载并提示掉电情况，自动处理掉电时的数据保存与系统保护。2.UPS的类型和结构UPS分类03.双转换式02.线互动式01.被动后备式2.UPS的类型和结构UPS的分类和拓扑结构（1）被动后备式(PassiveStandby，也称为离线式OFF-Line)组成充电器、逆变器、电池、滤波器/调压器工作原理正常运行方式：负载由市电通过一个可消除某些特定的骚扰并提供一定程度的电压调节的滤波装置为负载供电；逆变器运行在被动后备的模式下；充电器对电池组进行浮充电以保证电池处于充满的状态电池放电运行方式：当交流输入电压超出了UPS的允许容限范围，或市电中断时，逆变器和电池在经过一个很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)之后投入，以保证对负载的继续供电，直到电池提供的后备时间结束市电恢复正常后：在经过很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)后,负载切换回市电供电;充电器开始给电池进行恢复充电，直到充满后转入浮充电状态。2.UPS的类型和结构UPS的分类和拓扑结构（1）在线互动式(LineInteractive)组成静态开关、双向逆变器、电池、旁路开关工作原理正常模式：负载通过与交流输入并联的逆变器获取经过调节的电力。逆变器的作用是调节输出电压和给电池进行浮充电充电。输出频率取决于交流输入的频率。电池供电模式：当交流输入电压超越UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池通过一个静态开关无间断地切换给负载继续供电，该静态开关同时也断开交流输入以防止逆变器的电流倒送回上线。UPS依靠电池的电力持续运行，直到电池的后备时间结束或市电恢复正常。如果市电恢复正常负载将被切换回正常模式，但这时逆变器开始给电池进行恢复性充电。旁路模式：这种类型的UPS有可能配备旁路。如果UPS的某项功能发生故障，或发生过载，负载可以被切换到旁路交流输入（视安装情况由市电或后备电源供电）。1.UPS的类型和结构UPS的分类和拓扑结构（1）双转换式(Double－Conversion，又称为在线式On-Line)组成整流器/充电器、逆变器、静态开关、手动旁路开关、电池工作原理正常模式：市电进行整流提供直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交流电，逆变器的作用是调节输出电压,而不作为充电器给电池充电。输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。电池供电模式：当交流输入电压超越UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器由电池提供能量，因逆变器始终处于工作状态，故输出不会中断。旁路模式：这种类型的UPS有可能配备旁路。如果UPS的某项功能发生故障，或发生过载，负载可以被切换到旁路交流输入。1.UPS的类型和结构.优缺点对比应用：小于2KVA的UPS；优点：电路简单，价格便宜；缺点：频率不能调节，切换有间断。被动后备式应用：此种配置不太适合作为中-大功率为敏感性负载的电源，因为无法进行频率的调节。由于这个原因，在除小功率以外的设备中很少采用这种配置。通常小于10KVA，用于非关键性负载。优点：电路简单，价格便宜；缺点：频率不能调节，动态特性差。线互动式双转换式应用：在这中配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。优点：稳压稳频、切换无间断；缺点：价格昂贵。4.UPS的功能作用.电网干扰电网中的干扰骚扰特征主要起因主要后果停电(Poweroutages)间断(Micro-outages)电压完全消失10毫秒。大气条件、切换、故障、电网施工。运行故障和数据丢失(计算机系统)或生产中断(连续处理过程)。停电(Outages)电压在一个周期以上的完全消失：-短时停电：3分钟(70%的停电都小于1秒钟)-长时停电：3分钟大气条件、切换、故障、意外事故、电网施工。视停电持续时间而定，机器停机并危及人身(如电梯)，数据丢失(如计算机系统)或生产中断(如连续处理过程)。4.UPS的功能作用.电网干扰4.UPS的功能作用.电网干扰骚扰特征主要起因主要后果频率变化(Frequencyvariations)频率波动(Frequencyfluctuations)频率的不稳定性。典型情况为+5%、-6%(10秒钟时间间隔的平均值)。-发电机组的调整；-发电机组的运行失调；-频率不稳定的电源。这些变化超出了某些仪表和计算机的容限范围(通常为±1%)，因此可能会导致数据的错误或丢失。闪烁(Flicker)由于电压和频率(35Hz)的下降造成照明系统的闪烁。电焊机、电动机、电弧炉、X-光机、激光、电容组。生理骚扰。4.UPS的功能作用.电网干扰骚扰特征主要起因主要后果其它骚扰(Otherdisturbances)高频瞬态(HFtransients)突然、巨大和非常短暂的电压跳变。类似于电压尖峰。大气现象(雷击)和电网切换。破坏设备、加速老化、器件或绝缘故障。极短的持续时间(Shortduration)1微秒幅值1到2kV频率为几十MHz小型感性负载的起动，低压继电器和接触器的重复开、关。稍长的持续时间(Mediumduration)1微秒到100微秒峰值为额定电压的8到10倍，频率为几MHz故障(闪电)或高压开关的切换通过电磁耦合传输到低压系统。较长的持续时间(Longduration)100微秒峰值为额定电压的3到5倍频率为几百KHz)。感性负载停机或高压故障通过电磁耦合传输到低压系统。谐波失真(Harmonicdistortion)非线性负载吸收的谐波电流造成电流和电压的波形失真。25次以上的谐波往往可以忽略不计。带磁芯的电力机械(电动机、空载变压器，等等)、开关电源、电弧炉、变频调速器。设备需增容，温度升高，电容谐振，毁坏变压器，电动机噪声增大。电磁兼容性(EMC)电磁或静电的传导或辐射骚扰。目标是保证低发射率和高抗扰性。电子部件(晶体管，可控硅，二极管)的开关、静电释放。敏感性电子装置的功能失常。4.UPS的功能作用UPS的功能无间断切换隔离作用稳压作用稳频作用后备电源4.UPS的功能作用UPS的两路电源无间断相互切换功能UPS三类供电一类供电M1M2输出4.UPS的功能作用UPS的隔离作用整流器直流逆变器交流输入交流输出将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网干扰阻挡在负载之前，既使负载对电网不产生干扰，又使电网中的干扰不影响载。4.UPS的功能作用UPS的电压变换作用输入电压变换输出380V220V380V400V415V（稳压作用）4.UPS的功能作用UPS的频率变换作用50Hz50Hz60Hz400Hz输入频率变换输出（稳频作用）4.UPS的功能作用UPS的后备功能UPS带有电池，贮存一定的能量，一方面在电网停电或发生间断时继续供电一段时间来保护负载；另一方面在UPS的整流器发生故障时使用户有时间来保护负载。按照用户的要求，后备时间可以是5分钟、10分钟、15分钟、30分钟(电池占UPS价格的一半)、90分钟等，甚至更长。整流器逆变器交流输入负载电池谢谢观看！