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1什么是UPS?中文是“不间断电源”(uninterruptiblepowersupply)它是能够实现两路电源之间无间断地相互切换的电气装置有时人们叫它“不停电电源”，这种说法从专业上来说是不确切的。因为电源是能够提供电能、实现其他能量转换成电能的装置。UPS不能依靠能量的转换来提供电能，因此从严格意义上讲，UPS不是一种电源。它只是提供一种两路电源之间无间断转换的机会，这才是UPS设计的主要思想。UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。MVLVGEMainLVSwitchboard(MLVS)LOCALACTIVEHARMONICCONDITIONINGSTATICTRANSFERSWITCHESLOADDISTRIBUTIONANDMANAGEMENTUPSREDUNDANTDISTRIBUTIONDISTRIBUTIONSWITCHBOARDAPPLICATIONSSOURCESDisplayFlywheelsPassivefiltersBatteryLEDunitMultiSlotUM-LinkSynchronisationmoduleModemTelemonitorSineWaveCh.5p.35Ch.4p.59Ch.2Ch.4p.48Ch.4p.55Ch.1p.24Ch.1p.45Ch.1p.50Ch.4Ch.3Ch.3UpsilonSTSUpsilonSTSComputersandtelecommunicationsIndustrialprocessesHopitalsandcommercialInternetdatacentresCometEXtremeCometS31GalaxyPWGalaxy1000PWGalaxy3000Galaxy4.5-12kVA5-20kVA*Parallelconnection10-30kVAupto120*30-80kVAupto320*160-800kVAupto4800*20-200kVAupto800*ActivefiltersPFCPMMCONTROLOVERUPSTREAMHARMONICSENERGYSTORAGETOTALACTIVEHARMONICCONDITIONINGBACKUPGENERATORFORLONGBACKUPTIMESCOMMUNICATIONINTERFACESHUMAN-MACHINEINTERFACESUPSRANGESineWaveCards:-U-Talk-SNMP-HID-USB-XMLWebcard...-drycontacts-JBus/ModBusPARALLELCONNECTIONOFUPSs2为什么要使用UPS？理论上讲，供电设备应提供固定幅值和频率的正弦波电压（比如低压配电系统中400V，50Hz）。但实际的情况是，市电在额定值附近波动。在欧洲，EN50160标准定义了低压配电系统中正常的电压波动范围：电压+10%到-15%（一周内95%情况下必须在+10%之内）频率+4%到-6%（一年内99.5%情况下必须在±1%之内）电能质量国家标准摘要由于供电网络和负载的复杂性，以及自然界的雷击，地电和人为因素的影响，电网供出的交流电存在各种质量问题。3标准编号标准名称允许限值说明GB12325—90供电电压允许偏差(1)35kV及以上为正负偏差绝对值之和不超过10％；(2)10kV及以下三相供电为±7％；(3)220V单相供电为+7％，一10％衡量点为供用电产权分界处或电能计量点GB2326—2000电压波动和闪变电压变动d的限值和变动频度r(h-1)有关：当r≤1000时，对于低压(LV)和中压(MV)，d=1.25％～4％；对于高压(HV)，d=1．O％～3％；对于随机不规则的变动，d=2％(LV、MV)和d=1.5％(HV)，闪变限值如下表：此标准为GB12326—90修订版(1)衡量点为电网公共连接点(PCC)；(1)Pst每次测量周期10min，取实测95％概率值；几每次测量周期2h，不得超标；(3)规定限值分三级处理原则；提供预测计算方法，规定测量仪器并给出典型分析实例。系统电压等级LVMVHVPst1.00.9(1.0)0.8P1tO．8O．7(O．8)O．6注1．括号中的值仅适用于所有用户为同电压级场合。2．Pst为短时间闪变；P1t为长时间闪变。电能质量国家标准摘要4标准编号标准名称允许限值说明GB／T14549—93公用电网谐波各级电网谐波电压限值(%)(1)衡量点为PEC，取实测95％概率值；(1)对用户允许产生的谐波电流，提供计算方法；(3)对测量方法和测量仪器作出基本规定；(4)对同次谐波随机性合成提供算法电压(kV)THD奇次偶次O．3854.02．O6、1043.21.635、6632.41.211021.6O．8注1.220kV电网参照110kV执行。2．表中THD为总谐波畸变率。GB／T15543—1995三相电压允许不平衡度(1)正常允许2％，短时不超过4％；(2)每个用户一般不得超过1.3％。(1)各级电压要求一样；(2)衡量点为PCC，取实测95％概率值或日累计超过不超过72min，且每30min中超标不超过5min；(3)对测量方法和测量仪器作出基本规定；(4)提供不平衡度算法。GB／T15945—1995电力系统频率允许偏差(1)正常允许±0.2Hz，根据系统容量可以放宽到土0.5Hz；(2)用户冲击引起的频率变动一般不得超过土0.2Hz对测量仪器提出了基本要求电能质量国家标准摘要5电网存在的质量问题：67UPS在信息系统中的位置People(人员)工作态度专业知识操作技能等Process(流程)设备操作流程组织结构管理流程等InformationTechnology(信息系统)数据应用程序操作系统服务器网络设备等Environment(环境)NCPINCPI—NetworkCriticalPhysicalInfrastructure，即网络关键基础物理设施。NCPI包含3个子系统：•电力供应子系统•空调调节子系统•IT设备机械支撑子系统8使用UPS的目的两路电源之间的无间断相互切换隔离作用电压变换作用频率变换作用提供一定的后备时间9UPS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10UPS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。11UPS的电压变换作用输入电压变换输出380V220V380V400V415V（稳压作用）12UPS的频率变换作用50Hz50Hz60Hz400Hz输入频率变换输出（稳频作用）13UPS的后备功能整流器逆变器交流输入负载电池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。14TheUPSsolution:highqualityandavailabilityHV/LVtransformerHVsystemNon-sensitiveloadsNormalutilitypower(disturbancesandsystemtolerances)StaticbypassMaintenancebypassInverterBatteryRectifier/chargerSensitiveloadsUPSReliablepower(nodisturbances,withinstricttolerancesandavailableduetobatterybackuppower)15UPS的分类1.动态型（旋转型）发电机+惯性飞轮+直流发电机+蓄电池2.静态型输出功率：小功率10KVA中功率10-100KVA大功率100KVA输出波型：方波（阶梯波，准正玄波）标准正玄波输出相数：单相输出（220V，50HZ）三相输出（380V，50HZ）功率器件：可控硅（SCR，SiliconControlRectifier）功率晶体管（GTR，GiantTransistor）MOS场效应晶体管（MOSFET，Metal-OxideSemiconductorFieldEffectTransistor）绝缘栅场效应晶体管（IGBT，InsulatedGateBipolarTransistorIPM,IntelligentPowerModule）16UPS的分类后备时间：标准机型（15分钟）长延时机型（2小时）逆变频率：高频机（PWM频率20KHZ—不带隔离变压器）工频机（PWM频率10KZH—带工频输出变压器）功率传输调整方式：串联调整方式（双变换在线式—负载功率流经两条串联回路）并联调整方式（在线互动式—负载功率流经两条并联回路）串并联调整方式（双逆变电压补偿在线式—负载功率流经串并联回路）控制回路：模拟控制（模拟信号+微处理器逻辑功能）（分立元件+小规模IC）部分数字控制（部分数字化信号控制+DSP数字信号处理器）（分立元件+中大规模IC）全数字控制（全数字化信号控制+双DSP数字信号处理器+门阵列）（大规模IC+专用IC）显示方式：LED显示（参数显示）中屏LCD显示（功能及参数显示）大屏LCD触摸显示（人性化界面）运行方式：单机运行多机运行（主从备份，并联运行）技术发展方向：（高输入功率因数，高变换效率，高输入电流峰值因数，全数字处理控制电路，智能化功率变换器件，专用集成电路，软开关技术）综合发展方向：（高频化，小型化，智能化，数字化，网络化，人性化，模块化，大功率化，高可靠性，高可用性，高稳定性，遥测，遥控）17动态UPS这一类UPS使用旋转机械来实现UPS的功能，获得“旋转逆变器的功能”。这一类UPS实际上是将一台高度简化的静态逆变器与一个电动机-发电机结合在一起。逆变器滤除市电的骚扰，同时只控制其输出电压的频率(通常以方波的形式)，并为电动机-发电机组供电。电动机-发电机组有时还会与飞轮组合在一起。电动机-发电机组产生以逆变器输出频率为参考的正弦波电压输出。18静态UPS的分类•后备式•在线互动式•双变换在线式19后备式工作原理——大多数基本类型的备份电源采用离线式或后备式技术，如上图表示。如果市电供给交流电源，它直接通过UPS传输到所连接的负载。电池充电器把输入的交流电转换成直流电，维持电池充电。如果市电故障，逆变器将电池的直流电转换成交流电供给负载。逆变器在大多数时间里运行在后备方式，充电器仅保持电池充电状态的功率。一旦市电出现超出规定范围的变化，逆变器从空载到100%负载供电时间在几毫秒之内逆变器从电池获得电能，直到电池耗尽。这种技术通常称为“单重转换”，因为在任何的给出点，电源仅转换一次。性能特点——市电利用率高，可达98%以上。输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质。输出能力强，对负载电流波峰因数，浪涌系数，输出功率因数，过载等没有严格限制。转换时间一般为4-10ms。由于它的低成本和高效率，这类UPS是保护家用计算机或备份的独立工作站运行非关键业务或文娱活动设备应用的理想产品。这类的许多产品还包括基本的浪涌保护，但并不提供任何真正的电源调节作用。20在线互动式工作原理——在线互动式UPS技术提供相近水平的保护。同离线式技术有点相似，在线互动式产品采用变压器或电感器串联在市电电源和负载之间，如图所示。这种串联式电感器提供一定程度的电压调节，使UPS逆变器能够同输入电源“相互作用”（互动式名称的由来）。在多数情况下，这种“双向的”转换器是恒定的电压装置，它用改变输出相位角去调节负载的变化，由于相位角不能够快速变化，需要电池提供功率差，这会导致电池寿命的减少。在线互动式产品的另一个限制是如果不由电池供电运行，它不能完全地使输入电源隔离负载。公用电源的干扰、频率