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UPS技术交流----基础篇艾默生网络能源有限公司UPS基础培训一、UPS概述一、UPS概述什么是UPS为什么使用UPSUPS的功能UPSUPS-UninterruptedPowerSystem交流不间断电源系统信息及网络设备蓄电池市电什么是UPS什么是UPSUPS:利用电池化学能等作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。为您重要的设备提供灵活且完善的电源保护电源线电源线网线网线通讯线网络总线市电柴油机什么是UPS－UPS系统组成一个完备的UPS系统，是由UPS主机、电池、市电（发电机)、后台监控或网络监控软/硬件等单元共同组成的。UPS计算机监控平台计算机监控平台一、UPS概述什么是UPS为什么使用UPSUPS的功能为什么用UPS？－电网问题波形下限市电断电电压浪涌电线噪声瞬态尖峰频率漂移谐波失真……电网为什么用UPS？－电网问题电网问题引发原因现象市电断电停电、空气开关跳闸零电压持续2个周波以上电压浪涌大型设备关闭或雷击引起电压高于110%额定值，持续一个或多个周波波形下陷大型设备突然启动、电网切换电压低于80-85%额定值，持续一个或多个周波瞬态尖峰闪电、电子开关工作，电焊电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备频率漂移小水电，发电机一、UPS概述什么是UPS为什么使用UPSUPS的功能1.高可靠性不间断供电2.电网稳压、净化功能3.电池管理功能4.智能监控功能UPS的四大功能•保证动力的连续性•高质量供电、绿色电源•延长电池使用寿命•解决UPS维护问题UPS基础培训二、UPS原理二、UPS原理常见四种架构UPS原理在线式UPS工作模式UPS主要模块功能介绍常见大型UPS原理架构市电负载逆变器电池组充电器175～264V220±4％～±10％V功率等级0.25-3KVA左右后备式UPS的基本原理（一）-市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍加稳压处理的“低质量”交流电，逆变器不工作，蓄电池由独立的充电器充电。-当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。后备式UPS的基本原理（二）市电负载低通滤波器逆变器/充电器降压绕组升压绕组电池组175～264V150～175V264～276V功率等级0.7-20KVA左右互动式UPS的基本原理（一）在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一，输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压。互动式UPS的基本原理（二）功率等级10-480KVA左右市电负载主变换器电池组Delta变换器175～264V220±4％～±10％V补偿变压器Dalta变换UPS的基本原理（一）Dalta变换UPS的基本原理（二）－市电正常时，85％能量有市电直接提供，15％能量有一个逆变器提供，－当市电异常时，100％能量有电池提供。－无法解决市电上的谐波污染，比如：频率异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。ACDCACDCACACACAC3phaseinput3phaseoutputMaininverterDeltainverterNeutralNeutralBatteryBattery整流逆变充电器电池组输入EMI输出EMI负载市电维修开关旁路输入空开市电输入空开切换开关1234功率等级0.7-1500KVA左右在线式UPS的基本原理（一）不管电网电压是否正常，输出交流电压都要经过逆变器，即逆变器始终处于工作状态。在线式UPS的基本原理（二）-~-UPS输出RECINV旁路输入主路输入~静态开关Q3BPQ5TR2Q2Q1KM蓄电池静态开关四种架构UPS性能对比较低中等较高高成本1kVA0.5－5kVA10KVA1kVA功率范围5ms－12ms4ms左右零零切换时间低（仅近似不停电功能）中等（不停电、近似稳压功能）较高，无法解决电网谐波污染等问题最高（不停电、稳压、净化功能）输出电源质量不工作热备85％能量直接市电提供，工作市电模式下逆变器状态后备式互动式Dalta变换在线式二、UPS原理常见四种架构UPS原理在线式UPS工作模式UPS主要模块功能介绍常见大型UPS原理架构在主路市电正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将能量储存在电池中，如图：-~~-MainsoutputBypass市电逆变工作模式：当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式，如图：--~~outputBypassMains电池逆变工作模式：旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种需人工干预才能回到正常工作模式。在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。在UPS恢复正常后，系统自动恢复正常供电方式。当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机，如图：~-~-BypassMainsoutput静态旁路工作模式：需要对UPS电源及电池等进行全面检修或设备故障需维修时，可以通过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对UPS不停电维护。维修需要断开UPS内部的主路、旁路输入电源和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式，如图：~-output~-BypassMains维修工作模式：二、UPS原理常见四种架构UPS原理在线式UPS工作模式UPS主要模块功能介绍常见大型UPS原理架构整流器：功能–将市电AC电源转换成稳定的DC电源（直流稳压电源）–输送足够能量供给逆变器带负载和给电池充电。–缓启动/功率爬升。主要组成–整流桥中/小容量UPS采用二极管、IGBT、双向SCR中/大容量UPS采用SCR–DC滤波电容–PFC功率因数校正电路逆变器：功能：把整流器或电池送来的DC电源变换成电压稳定（额定值±1%），频率稳定（额定值±1-2%，本机振荡精度可达额定值±0.05%），谐波含量少（THD＜5%，在峰值因数为3:1），干净的再生正弦波AC电源供给负载。允许DCV变化范围：320V-490V。组成：－IGBT三相逆变桥－AC输出滤波电容－输出变压器－控制逻辑电路静态开关：功能－在发生以下情况时，无中断地（同步）把负载电源转接到旁路电源：UPS输出端发生过载、甚至短路、逆变器故障（包括过温，超/欠压）－具有比逆变器更强过载能力（100%可达200ms）组成－用SCR做成无触点开关，在旁路和逆变器侧各有一组。－正因为无触点，开关整速度快，从而保证转换无中断，不会产生因电弧引起的高频干扰，影响负载运行。手动维修旁路功能：为在不中断负载电源情况下，检修UPS。辅助触点发出信号，禁止逆变器启动。组成：加锁的手动开关。控制：手动控制、严格按操作步骤，把负载从逆变器供电转到手动维修旁路及恢复逆变器供电。电池功能：当市电中断或超限时，供给逆变器能量（DC电源）保证负载电源不会中断。组成：阀控铅酸电池（VRLA）——全密封免维护电池。电池柜或电池架电池开关安装在电池柜内或电池房内温度传感器UPS基础培训三、UPS高可靠性的供电方案适用范围：中小功率机型优点：价格便宜，安装方式简单可靠。缺点：从机电池寿命缩短。对单机抗阶跃负载能力要求高。没有扩容能力。市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主路从机旁路从机输出方案一：主从机串联“热备份”方案适用范围：大功率机型优点：多台UPS平均分摊负载、可靠性高。缺点：控制电路复杂。成本高。形式较多：直接并机（N+1)、并机柜方式(并机旁路柜）、导航型方式、热同步方式。市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主机从机从机输出并机逻辑控制方案二：直接并机型冗余供电并联的目的1、可以组成很大容量的交流电源系统；2、可以组成冗余系统以提高系统的可靠性；3、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资；4、系统具有很好的可维护性并联的基本条件：除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件和硬件版本需一致外，还需满足以下条件：电压幅值相等输出滤波器参数一致电压频率一致控制系统稳定电压相位一致均流一致方案二：直接并机型冗余供电冗余并机扩容并机UPS1UPSNUPSN+1UPSN+X(N-1)×PoPmax=N×Po负载....UPS1UPSN(N-1)×PoPmax=N×Po负载..方案二：直接并机型冗余供电方案三：双母线供电双母线供电：优点：－解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。－系统稳定性、可靠性高－维修方便缺点：－系统配置负杂－成本高BCB~~~~电子切换开关母线一母线二重要负载一般负载UPS1UPS2电池UPSACPPCSTS电池UPSACPPC双电源负载单电源负载LBSTVSSTVSS母线一母线二方案三：双母线供电