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1中国农业银行天津市分行电源改造项目不间断电源（UPS）设备技术建议书美国APC公司2000年8月20日2目录一．中国农业银行天津市分行对交流不间断电源系统提出的需求二．APC公司DP系列UPS为中国农业银行天津市分行提供高可靠的电源保证三．APC公司DP系列UPS的技术原理四．APC公司DP系列UPS的技术特点五．APC公司DP系列UPS的技术指标六．不间断电源系统技术方案七．APC公司产品服务八．附件相关认证及检测报告银行、金融系统部分客户名单APC公司简介3一．中国农业银行天津市分行对交流不间断电源系统的需求高可靠性（99.999%）可管理性最佳的性能价格比，降低用户的投资优质的产品服务4二．APC公司DP系列UPS为中国农业银行天津市分行提供高可靠的电源保证高可靠性（99.999%）能够保证向负载提供一纯净的7×24小时不间断交流源，既能够保证不对数据的传输、处理、存储等产生干扰，又能不污染电网可管理性通过多种智能软件和相关附件（硬件）,能够在单台PC、LAN、WAN、INTERNET等各个层次上实现对UPS的管理，达到保护数据、监控管理UPS的目的最佳的性能价格比，降低用户的投资APC公司DP系列UPS热量损耗极低，对用户来说这意味着省钱；考虑到电费及空调费用，5-7年节省的费用基本上可以购买一台全新的，同容量的DP系列UPS。APC公司DP系列UPS因采用受专利保护的DELTA变换技术，即输入单位功率因数校正技术和高频能量双向变换技术，调节输入功率因数为1，即UPS对于电网来说，相当一个纯电阻，一方面不污染电网，另一方面在整个负载范围内，没有输入无功电流。5因为导线，熔断器，开关，变压器等器件容量的选择并非依据有功功率，而是依据包含无功成分的视在功率。因此与普通UPS相比，APC公司DP系列UPS将明显降低上述器件装置所需的容量，节省此类器件投资费用。优质的产品服务APC公司充分发挥其在中国各方面的优势并考虑满足广大用户的最大实际需要，已培训了一批高素质的合格的工程技术人员，并建立了真正意义上的备件仓库，这样一来为用户提供最佳和最完善的售前售后服务就成为一种实际而不仅仅是口头上的承诺。公司拥有强大的技术服务队伍,三十余人先后赴丹麦进行技术培训。公司内具有先进的测试，维修，培训设备,供维护维修人员和用户进行各种故障的模拟维修,在公司内积累UPS的维修经验,而非在用户现场。我们的目的就是向用户提供更及时，更优良的技术服务，将用户的风险降到最低。6三．APC公司DP系列UPS的技术原理1.基本结构SilconDP300E系列UPS的基本结构如图（一）所示VIVo(Ⅰ)(Ⅱ)图（一）SilconDP300E基本结构2.结构功能说明①双变换器：逆变器（Ⅰ）和逆变器（Ⅱ）。②两个逆变器都是可双向传输功率的4象限高频逆变器。③逆变器（Ⅰ）串联在主电路中，主要起有功补偿和谐波隔离作用，其功率容量为输出功率的20%。该逆变器作用有三个：对输入、输出电压差进行补偿，使输出电压稳定在±1%精度内。同逆变器（Ⅱ）一起控制输入电流为正弦波，使输入电流谐波3%，保证输入功率因数为0.99。与逆变器（Ⅱ）一起控制电池充电。④逆变器（Ⅱ）并联在UPS输出端，功率容量设计为UPS整机容量，其作用有四个方面：市电故障时，100%负载功率由逆变器（Ⅱ）提供。ACDCACDC7当市电正常时，与逆变器（I）一起完成对输入电压的补偿，它的最大运行功率为UPS输出功率的20%。在逆变器（I）的控制下，由逆变器（II）完成对电池的充电。当负载中存在无功功率和谐波电流时，由逆变器（II）提供无功和谐波电流的补偿。3.电压补偿的实现过程，如图（二）所示：用高频逆变技术实现电压补偿，图（二）（a）为与逆变器（Ⅰ）有关的主电路原理图：△VViTLVoc（a）原理示意图（b）变压器副边波形图（10-15KHZ）逆变器(Ⅰ)功率变换ACB8（c）经L、C滤波取平均值后的波形(d)（A）点波形（输入电压）（e）B点波形（f）C点电压波形图（二）高频变换电压补偿的实现过程说明：变压器T的副边波形见图（二）(b)，按SPWM（正弦波脉宽调制）方式工作，所以△V可正可负，可大可小，并连续调整。这是在线式工作的重要象征。图（二）(e)是逆变器调制后的波形。△VVo△VViVi94.SilconDP300EUPS主电路功率及电流传送过程，如图（三）所示。这里假定UPS的效率为100%。Pin=PoutPoutIin=IoutIoutVin=Vout|△V=0|Vout=(a)Vin=Vout=Load(Ⅰ)(Ⅱ)Pin=PoutPoutIin=Iout+△IIoutVin=Vout-△V|+△V|△I△I=(b)VinVout△P=Load(Ⅰ)(Ⅱ)Pin=PoutPoutIin=Iout-△IIoutVin=Vout+△V|-△V|Vout△I△I=Vout10(c)VinVout△P=Load(Ⅰ)(Ⅱ)Pin=Pout+△PPoutIin=Iout+△IIoutVin=Vout|△V=0|Vout△P△I=△I△P(d)Vin=Vout=Load给电池充电(Ⅰ)(Ⅱ)图（三）电压、电流、功率流程图在图（三）（a）中：Vin=Vout=输出电压额定值，逆变器（Ⅰ）输出电压有效值△V=0，逆变器不吸收能量，也不吐出能量，逆变器（Ⅱ）空载工作（当然，在实际运行状态，要对负载的无功电流和谐波电流进行补偿）。在图（三）（b）中：因为输入电压低，所以输入电流大，以便维持Pin=Pout；多余的输入电流△I经逆变器(Ⅱ)逆向传到逆变器(Ⅰ)，然后以功率△P11形式送出，由逆变器(Ⅰ)传送给主电路，形成补偿电压+△V。在图（三）（c）中：因为输入电压高，所以输入电流小，以便维持Pin=Pout，多余的电压△V经逆变器（Ⅰ）吸收转成△P再转成△I，由逆变器（Ⅱ）送到负载。在图（三）（d）中：因为Vin=Vout，所以△V=0，但是电池需要充电，所以输入给出多余的电流△I给逆变器（Ⅱ），然后给电池充电；同样,输入功率也增加△P,通过逆变器（Ⅱ）储存在电池中。5.并联原理目前，UPS有两种并联方式：增容并联与冗余并联。增容并联的目的是增加UPS的总输出容量，使其可以带更多负载。冗余并联即为可靠性并联，为了提高可靠性。两者的区别在于处于增容运行的UPS，一旦一台UPS故障，剩下的UPS将无法承担全部负载，所有并联的UPS必须转入旁路运行。处于冗余并联运行的UPS，一旦一台UPS故障，剩下的UPS仍能承担全部负载毋须转旁路运行。APC公司DP系列UPS同样可以实现增容并联与冗余并联。6.旁路的作用12目前，所有大功率UPS电源，单机均有静态旁路,并可选配手动维修旁路，其主要作用在于:UPS主电路发生故障，转静态旁路供电。负载过载超过容限，转静态旁路供电。负载端出现短路时，转静态旁路供电。UPS需要隔离维护，采用手动维修旁路不间断倒换到市电供电。APC公司DP系列UPS亦同时配有静态旁路和手动维修旁路。13四．APC公司DP系列UPS的技术特点因为采用了拥有专利保护的DELTA变换技术，即输入单位功率因数校正技术和高频双向能量变换技术，APC公司DP系列UPS具有优越的技术特点，能够满足用户对交流不间断电源高可靠性的需求。1．输出过载能力强APC公司DP系列UPS200%过载时,仍能坚持一分钟。普通UPS200%过载时只能坚持一秒钟，且转旁路时可能产生间断。2．承受最大的峰值因数APC公司DP系列UPS针对计算机等非线形负载设计，可承受的最大负载峰值因数不受限制（大于5∶1），即允许带任何类型的开关电源型负载。普通UPS允许的负载峰值因数为3∶13．输出电流浪涌系数不受限制APC公司DP系列逆变器功率余量大，因而其抗过载能力、抗冲击负载能力得到加强。普通UPS遇到冲击性负载时，会转旁路，用市电供电。且转换瞬间有可能出现间断，不能保障计算机系统的正常运行。144．输出功率因数为0.9超前至0.8滞后.而普通UPS输出功率因数为0.8滞后，因此负载为容性时，需要降级使用。5．在线运行时，效率极高热量损耗低由于采用了独一无二的DELTA变换技术，APC公司DP系列UPS具有极高的效率，与普通UPS相比，APC公司DP系列UPS的效率提高4%-7%。效率高意味着UPS发热量小，功率器件温升低，也就意味着UPS可靠性高。一般UPS效率仅为92%。6．输入功率因数为0.99。输入功率因数低，表明无功功率大。无功功率会造成以下的影响增加设备的容量。无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。设备及线路损耗增加。无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加。15使线路及变压器的电压降增大。如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量降低。普通UPS输入功率因数为0.7-0.8。APC公司DP系列UPS通过采用单位功率因数校正技术,使输入功率因数为1，即UPS对于电网来说，相当一个纯电阻，在整个负载范围内，没有输入无功电流,即100KVA=100KW。7．THDI3%,对电网、通讯设备、电子设备等不产生干扰谐波的危害谐波使公用电网的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械震动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，甚至引起严重事故。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。16普通UPS由于其6脉冲或12脉冲整流器的固有品质所限，它的输入电流失真最高可达34%，其输入电压也将因为整流器晶闸管的换相过程而产生极大失真，这种电流或电压失真将对电网产生严重干扰，影响电网上的其它用电设备，甚至损坏这些设备。当然可以通过外部输入滤波装置来消除这些干扰，但一方面，增加的外部滤波装置将明显降低效率，增加成本；另一方面其滤波效果也不理想，6脉冲整流器增加输入滤波装置后，其电流失真仅能降低至10%。鉴于目前普通UPS对电网的污染日益严重，国际电源销售商已制定了一个新的电源标准G5/3，限制UPS对电网产生的干扰不能使电网上与UPS公共连接点上的电压谐波失真超过5%。这将限制80%的普通晶闸管整流式UPS的使用.美国APC公司DP系列UPS，应用DELTA变换原理，采用单位功率因数校正技术和能量双向变换技术,在任何负载条件下都可以保证纯正弦波输入电压、纯正弦波输入电流且和输入电压同相，对电网无任何干扰。8．实现与柴油发电机的最佳配置对于市电故障时间较长时，通常选用柴油发电机与具有5-10分钟后备时间电池的UPS构成电源系统。当市电故障时，UPS先转入电池运行，同时发电机启动并逐渐转入稳定工作状态，一旦发电机进入稳定工作状态，UPS将返回正常运行状态。对于普通17UPS，发电机容量应不低于UPS容量的3倍，而对于APC公司DP系列UPS，实际上可选用同容量的柴油发电机。对于非常敏感的柴油发电机，APC公司DP系列UPS可以编程为软启动方式，在向正常运行转换时，可以缓慢地将负载由电池供电转换至发电机供电。9．并联运行性能极佳APC公司DP系列UPS允许九台并联运行而无需任何调试，在先进的并机方式运行时,由UPS内部微机控制并联运行的功能和均流。并机时，考虑了各种可能的故障状态，所有器件都是冗余的，即在冗余并机系统中，任一UPS中的任何器件出现故障，都不会影响输出负载。并且还具有完美的均流效果，均流精度达1%以内。并机方法极为简单，不需调试，接通电源后，内部微