UPS(不间断电源)蓄电池后备时间的计算方法详解

UPS（不间断电源）蓄电池后备时间的计算方法详解关于UPS（不间断电源）的后备时间以及所需蓄电池容量的计算有很多种方法，这里介绍两种最常用的恒功率法、最大放电电流法。一、恒功率法：现在以美国GNB蓄电池和胜为电气（SINWAY）OMEGA系列容量80kVA的UPS为例，计算步骤(按100%线性满载核算)1．确定UPS的负载功率。给定的后备时间和相应的负载功率（kW）决定了电池的容量。P=S×PF其中：P：有功功率；S：视在功率；PF：负载功率因素根据要求按UPS满载计算，功率因素0.8计算。S=80kVA，PF=0.8，因此P=80×0.8=64kW2．根据给出的负载功率计算出电池功率BATTOUTPP/η=其中：BATTP：电池负载功率；OUTP：负载功率；η：逆变器的效率这里的OUTP就是第一步计算出的P（负载功率），逆变器的效率取95%。BATTP=64kW/95%=67.37kW3．确定电池的参数指标对于普遍使用的铅酸电池常使用如下参数：cellN=构成每个电池的单体电池数目大家通常所见的铅酸免维护电池实际上是单体电池的组合，每节单体铅酸电池的额定电压是2Vdc，因此一块12V的电池是由6节单体电池构成的。对于OMEGA系列UPS需2V单体电池174节，即29节12V的电池：LOWV=低电池关机电压UPS的逆变器低电池关机电压。celllowV=单体电池放电终了电压以上几个参数不同的UPS是不同的，SINWAY80kVAUPS的这些直流参数见如下：80KVA默认关机电压为305V因此可求得：80KVA：celllowV=305/174=1.75V4．计算单节电池负载功率单节电池功率=电池负载功率/单体电池节数80KVA：Pcell=67.37kW/(174)=387W/cell5．由以上计算值，确定自己所需的电池容量及数目。根据电池供应商给出的恒功率放电的单体电池瓦特/时间关系表和已有的参数值：Vcelllow=1.75VPcell=387W/cell预期后备时间是60分钟，查下表（GNB电池制造厂提供)可知：l在60分钟栏里，单元终止电压为1.75V，S12V370单元功率可达到129W/Cell。80kVAUPS电池配置：3×129=387刚好等于387W/Cell即三组并联为满足387W/Cell的要求，因此用户只需为80kVAUPS配GNBS12V370的电池87块即可达到满载60分钟的后备时间的要求。二、最大放电电流法当UPS规格型号、市电掉电后负载量和要求电池逆变维持时间确定后，就可以计算蓄电池的放电时间的最大放电电流和电池选用容量。电池最大放电电流：maxPcosIEKϕη⋅=⋅⋅临界式（1）其中：P为UPS的输出视在功率（VA）cosϕ为负载功率因数（计算机类负载为0.7左右）η为UPS逆变器效率（0.85-0.9）K为电池放电效率（可取0.95）E临界为蓄电池组的临界放电电压A．在室温25摄氏度条件下，大电流放电的情况下：12V蓄电池的临界电压一般为10V，2V蓄电池的临界电压一般为1.67V；B．在室温25摄氏度条件下，大电流放电的情况下：12V蓄电池的临界电压一般为10.5V，2V蓄电池的临界电压一般为1.75V；图1根据用户所确定的蓄电池组后备供电时间，就可以从蓄电池厂商提供的所选用的电池规格型号的放电曲线，如图1所示，查出电池组的放电率，可用公式：=电池组的实际最大放电电流放电率电池组的标称容量式（2）得出应该配置的电池组的容量（Ah）例如，1台艾默生（EMERSON）iTrust系列输出功率为100kVA的UPS，要求电池后备时间为20min，UPS逆变器的工作电压是384V*2（半桥电路），蓄电池由两组32块12V的电池组串联而成，如果把单块电池临界放电电压定为10V，两组32块电池组的临界放电电压为320V*2，假定功率因素为0.8，逆变器效率为0.9，电池放电效率为0.95，于是最大放电电流为：3maxPcos10010VA0.8I146AEK0.90.953202ϕη⋅××===⋅⋅×××临界由图一可知，当要求后备时间为20min时，由式（1）并且综合已有的蓄电池容量，得到在1.5C情况下，选用100Ah的蓄电池。以上两种方法中，最大电流法一般用来大概估算蓄电池后备时间，其计算方便快速，但是存在一定误差，而恒功率法则是从蓄电池放电的本质计算，通过查找厂商提供的表格得出后备时间。在实际应用中，还要考虑到蓄电池产品的质量、环境温度等影响，不同厂商留有的余量也有所区别。