EP系列UPS原理简介及维修手册(EP100-200KVA))

现场服务工程师培训资料EPOWER系列100K-200KUPS维护手册第一版科士达科技发展有限公司客服中心12EP系列100K-200KUPS原理及其结构一、产品简介★功率范围：10KVA-200KVAEP系列工频在线式智能型UPS采用在线式双变换架构设计，消除了电网的各种干扰，UPS的输出为一稳压、滤除杂讯、不受电网波动干扰、低失真度的纯净正弦波电源，并具有带载能力强，负载兼容性好、市电输入电压、频率范围宽、优异的发电机兼容匹配性、输出无切换时间等特点，极大地满足各种应用环境的需求；完善的保护体系，提升了系统运行的稳定性、可靠性；亲善的LCD界面设计，使人机沟通零距离；UPS与PC之间通过RS232通讯口达到了解UPS的工作历史、参数监控、自动开关机、无人值守及远程网络监控的功能（透过SNMP-Adapter)，可适应先进的网络系统使用。“IN”市电输入指示灯（绿色：常亮表示市电正常，闪烁表示市电异常）2．控制面板1．简介★工作方式：工频智能在线式(三进三出)“BY”旁路输出指示灯（黄色：常亮表示旁路输出正常，闪烁表示旁路无输出）★应用范围：工作站、大型网络服务器、计算机房及大型的数据中心“BATT”电池放电指示灯（橙色：常亮表示电池放电，闪烁表示电池未联接）“OUT”逆变输出指示灯（绿色：常亮表示逆变输出正常，闪烁表示输出过载）3LCD显示控制按钮4二、系统电气连接图1.EP100K-200K电气连接简图2．系统框图SWMBACDCDCACSWINSWBYBYSCRSWOUTTLBATTFBATT.TLI图2-1EP系列UPS电气原理框图如上图2-1所示，合上SWBY及SWOUT后，UPS检测相序正确则旁路SCR立即工作导通，UPS由旁路供电输出（橙色线路）且系统PCB工作电源开始建立；再合上SWIN后，UPS整流器开始工作待BUS电压上升到480VDC以上时（EP100KVA的上升到432VDC)，逆变器启动，整机开始进入自检，如市电在同步跟踪范围内且UPS内部无故障则UPS系统控制输出接触器闭合，旁路SCR断开，UPS切换到逆变供电，因电池组是直接连到直流母线上，故只要此时闭合电池开关，电池就开始充电（红色线路）。图2-1中的绿色线路代表的是维修旁路，在整机出现异常需要维修时，可以闭合SWMB，则负载由市电直接供电，此时只要把SWBY，SWIN及SWOUT，并把UPS内部母线电解电容两端电压放电到零伏后，就可以进行换板维修。如图2-1中的黄色线路所示，当有下列六种状况时，UPS会转至旁路供电：上市电合上SWBY及SWOUT，且SWIN未合上时。合上SWIN时，UPS缓启动过程中。通过控制面板上的转旁路工作命令控制UPS转旁路供电。负载超载。逆变器故障。UPS过温保护。56三、EP系列UPS技术参数1.系统系统100kVA120kVA160kVA输出功率因数cosφ:0.5~0.8电感性负载100%0.8~1电感性负载100~80%180%0.8~1电容性负载80%0.5~0.8电容性负载70%计算机负载80%整体效率（正常操作）负载100%93%50%92%整体效率（经济模式）负载0~100%98%充电模式下功率损耗：负载100%/50%6/3.5kW5200/3000kcal20000/11800B.T.U.7.5/4.4kW6500/3750kcal25000/14750B.T.U.10/5.8kW8600/5000kcal33000/19500B.T.U.最大泄漏电流（mA）100经济模式标准平均无故障时间（MTBF）：200,000小时远程信号三个触点信号(电池低，电池放电，旁路/故障)；输出12Vdc80mA远程控制EPO和旁路计算机监控端口RS232/C运行温度0±40°C最大相对湿度95%(非冷凝)冷却强制通风（风机转速随负载变化）最大海拔高度1000米额定功率（升高100米降低-1%）最大4000米噪音（距设备1米处，数值随负载和温度变化）dBA60~65防护等级（EN60529）IP20机箱颜色RAL7035轻灰电源线输入下/后标准安全EN50091-1,电磁兼容特性EMCEN50091-22.整流输入(标准UPS)100kVA120kVA160kVA额定功率[kVA]100120160额定电压380V3相电压范围±20%额定频率50/60Hz自动辩识频率范围45~657最大输入电流[A]160190250功率因数0.8软启动0-100%10秒3.整流输入(UPS带12脉冲整流)100kVA120kVA160kVA额定功率[kVA]100120160额定电压380V3相电压范围±20%额定频率50/60Hz自动辩识频率范围45~65最大输入电流[A]148175235软启动0-100%10秒谐波畸变和功率因数随输出负载的变化（标准输入电压）：负载100%畸变4%p.f.0.9250%4.5%0.9930%5%0.9谐波畸变和功率因数随输入电压的变化（负载100%）：输入100%畸变4%p.f.0.986%3%0.97114%4%0.874.整流输出100kVA120kVA160kVA电池额定电压432V480V维护电压(20°C)电池类型1和2：(2,26xel.)3：(2,2xel.)0：默认值等于1和2类调节范围V=489VdcV=477VdcV=450~510VdcV=543VdcV=530VdcV=500~566Vdc充电电压电池类型1和2：3：0：默认值等于1和2类调节范围V(%充电95%)V=500VdcV=510VdcV=488~510VdcV(%充电95%)V=555VdcV=566VdcV=542~566Vdc最高充电电压510Vdc566Vdc纹波电压1%最大电流（电池充满）177A188A250A85.电池100kVA120kVA160kVA电池类型免维护铅酸电池单元数216240中止放电电压电池类型1、2和3：（0A放电电流）（输出电流=Ah容量）（输出电流Ah容量）0类：额定可选Vmin=389Vdc;Vmin=355Vdc;Vmin=344Vdc;Vmin=360Vdc;Vmin=337~405VVmin=432Vmin=394Vmin=382Vmin=400VdcVmin=374~450V充电电流设置0.2AxC106.逆变输出100kVA120kVA160kVA额定功率[kVA]100120160额定功率[kW]80100128额定电压[V]380（3相+N）额定电流[A]145174230相电压设置200~244V(控制面板)峰值因数（Ipeak/Irms）3:1波形正弦波线形负载失真2%负载均衡时电压相位移动（度）±1负载不均衡时电压相位移动（度)±2负载均衡时电压非对称±1%50%负载不均衡时电压非对称±1.5%100%负载不均衡时电压非对称±3%非线形负载失真(峰值因数3:1)5%电压波形失真单谐波3%，总谐波5%稳态电压稳定度±1%暂态电压响应±5%在10ms内额定频率与输入相同频率稳定度不同步时±0.05%同步时±2%（可通过控制面板设为±1~5%）过载110/125/150%额定电流600/10/1分0.1秒短路电流2倍输入电流逆变器效率%负载100%9497.旁路100kVA120kVA160kVA额定功率[kVA]100120160额定输出电流[A]145174232额定电压[V]380（3相+N）输入电压范围±15%（可从控制面板调整为±10%，±25%）额定频率[Hz]50/60频率范围±2%（可从控制面板调整为±5%）“STAND-BYON”（经济模式下，市电转逆变运行）转换时间2~5ms逆变器/旁路转换时间，过载/逆变器故障0ms/1ms过载能力%输入150/175/200%10’/1’/18”800%1s650%1s560%1s1000%200ms900%200ms860%200ms1200%100ms1000%100ms1000%100ms标准馈流保护；旁路可分离选件12脉冲整流柜、谐波抑制滤波器（外置柜）旁路隔离变压器四、EP系列UPS内部架构1.1INSIDEPICTUREFOR100-120KVA10逆变控制板辅助电源板功率配置板图4-1Epower系列UPS内部俯视图界面板放并机板位置系统板1.2INSIDEPICTUREFOR100-120KVA第一相逆变驱动板第二相逆变驱动板第三相逆变驱动板电池继电器旁路SCR控制板11输出继电器电池保险市电三相输入保险SWOUTSWMBSWBYSWIN旁路保险旁路电流互感器三相输出保险旁路SCR三相输出电容图4-5Epower系列UPS内部前视图21.3INSIDEPICTUREFOR100-120KVA12整流驱动板电池连接继电器整流控制板三相输出电抗器图4-5Epower系列UPS内部前视图22.INSIDEPICTUREFOR160-200KVA13三相输出电容整流控制板电源板系统板界面板并机板逆变控制板逆变第三驱动板整流控制板整流驱动板（12脉冲机型整流器由两块驱动板与六个SCR组成）三相输出电容2.1INSIDEPICTUREFOR160-200KVA第一相逆变器第二相逆变器第三相逆变器输出继电器旁路SCR控制板主变压器14输出电流互感器SWOUTSWBYSWINSWMB三相旁路保险三相输出保险图4-6Epower系列UPS内部前视图旁路SCR输出继电器旁路SCR控制板2.1INSIDEPICTUREFOR160-200KVA电池连接继电器整流器市电三相输入保险15电池连接保险12脉冲机型11次诣波滤波器市电输入三相电抗（12脉冲机型增加一个移相变压器）图4-8Epower系列UPS内部右侧视图2.3INSIDEPICTUREFOR160-200KVAEP100-160K市电输入、输出与电池接线方式EP200K市电输入、输出与电池接线方式图4-9Epower系列UPS内部后视图16五、EP系列UPS原理简介1.EP系列UPS的功能模块之整流模块六脉冲整流图5-1给出了三相整流电路的简易连接图。输入三相电压的相序是RST，而整流电路的触发信号也是按照这个顺序设计的，而且管子是成对触发的，其触发闸流管的顺序如图5-2所示：UaUbUcC23171122331其整流输出电压在无滤波时的波形如图5-3所示,每一次的整流波形的面积等于整流管对应的两个电压所包含的面积。其工作过程如下：当市电UR在t0点过零点而上升时，假如在交点UR=UT后的t1点送出触发晶闸管1的脉冲，由于这时和US之间的电压最大，所以设计程序是打开对应的闸晶管5，以形成回路。由图中看出，此后的UR继续上升，US也继续上升，上升的UR到达峰值时，也正是上升的US与向负峰值下降的UT相交（t2）。如果5是普通整流二极管，就会自动转换成1和6成对导通的状态。由于此处是晶闸管。如果不将对应的晶闸管6打开，1和5导通的图5-1EP系列UPS整流器电路连接图56644551456图5-2EP系列UPS整流可控硅触发顺序113316644虚线表示触发脉冲22555图5-3EP系列UPS三相整流原理及其波形图t0t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13URUTUS状态就会继续到t184（U=URS），如图5-3弧形虚线所示。所以此时的触发顺序是在t3时打开晶闸管6，使整流输出保持了最大值。这个导通状态一直延续到t，此时U达到负最大值，也是U和U的交点（U4TRSR=US）。过此点后，晶闸管2被适时触发，形成了2和6构成的导通对，这又重复了1和6导通的相同状态。而后按同样顺序打开U和UST臂上的各对应管，使输出在无电容滤波时的平整直流波形，如图5-3所示的阴影波形。其整流波形是规则的、对称的，所以三相输入电流也是对称的，相同的。十二脉冲整流在一个基本6脉冲整流器（超前）的基础上利用单绕组输入/双绕组输出的变压器产生滞后30度的移相电压，再送入另一整流器（滞后整流器，参见以下左图），使得两个整流