UPS基础知识

一、UPS概述二、UPS原理三、UPS分类四、UPS术语一、UPS概述√什么是UPS√为什么使用UPS√UPS的功能电源：利用电能变换技术将市电或电池第一次电能转换成适合各种用电对象的二次电能的系统或装置。电能变换休现：变压、调乐、整流、滤波、稳定、变换电能变换技水：线性稳爪、相控、变频、PWM、SPWM、软开关PWM、移项谐振、无功补偿、功率因素校正等UPS:一种可以提供两个以上供电线路的设备，当主耍供电失效时，可以切换至备份的供电路径。什么是UPS一UPS系统组成什么是UPS为什么使用UPSUPS的功能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，发电机为什么用UPS？一电网问题对设备的危害▪电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲------造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据丢失、设备损坏、死机、停止工作等。▪谐波污染、线间噪声、频率漂移------造成网络传输误码率大增，数据传输速度低下等。什么是UPS为什么使用UPSUPS的功能UPS的四大功能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•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＞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原理架构后备式UPS的基本原理（二）-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。互动式UPS的基本原理（二)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。-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在线式UPS的基本原理（二）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工作模式＞UPS主要模块功能介绍＞常见大型UPS原理架构市电逆变工作模式：在主路市电正常时，UPS—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：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：维修工作模式: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：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•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釆用二极管、IGBT、双向SCR中/大容量UPS釆用SCRDC滤波电容PFC功率因数校正电路可控硅整流理论基础：整流器（三）:三相全桥SCR整流器：三相全桥SCR装流器可控硅整流结构简单，控制易实现，可靠性高整流器（五）:12脉冲装流器三相全桥IGBT整流PFC工作原理整流器（八）:PFC工作原理PFC工作原理整流器（十）：•控制要求-设定充电电压-输出稳定的DC电源，DCV波动≤±1%，纹波1%.-相序保护（三相SCR）-输入限流-充电限流-浮充/均充自动转换-电池测试与保护-即时/定时电池检测-温度补偿2-3mv/℃-自动调整放电终止电压功能：把整流器或电池送来的DC电源变换成电压稳定（额定值土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（THD5%，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-控制逻辑电路逆变器（二）：逆变器（三）：逆变器（四）：控制要求：-负反馈调控输出电压；各相电压分相调整，瞬态变化恢复快。-三相电压相位角保持稳定120。±1。-良好限流功能，遇到过载或短路时保护IGBT。-精准的本机振荡频率、锁相同步技术保证可调整的同步窗口，可调整的同步跟踪速率。-完善的保护功能和自检功能。-输出电缆线压降正动补偿。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。控制•两组静态开关门驱动信号互锁，防止同时导道。•检测市电电压，当市电电压超限（一般为士10%）时禁止转换。•检测输出电压决定是否进行转换。•过载检测，决定是否转换至旁路。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（一）: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控制：-三位电池开-DC欠压保护-温度检测信号-电池开关状态指示根据每2伏单元放电功率计算电池容量（AH）P*1000*cos4w=-------------------------n-N*6式中：P-UPS容量（VA）W-每2伏单元之提供的功率（W）η-UPS效率（一般可取o.9）Cosψ-UPS输出功率因数（一般取0.8）N-一组电池中电池数量（此处为12V电池）注：若2V电池则N*16V电池则N*3根据最大放电电流计算电池容量（AH）•最大放电电流P*1000*cosψImax=---------------------η•Vend式中：Imax最大放电电流（A）P——UPS额定容量（KVA）COS4）——UPS输出功率因数（一般取0.8）n——ups效率（一般取0.9）Vend——该型号UPS放电终止电压（V）＞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原理架构优点：输入输出隔离、电网扰动不会影响负载、电池直接挂在母线上缺点：体积大，重量大、成本高、输入谐波电流大、污染电网优点：功率因数高、谐波电流小、输入特性好、体积小、重量轻缺点：输入输出不隔离、电网的扰动对负载有影响；不可带半波整流非对称性负栽、并机困难，只能实现1+1并联冗余优点：输入输出隔离、供电质量好、输入特性好、功率因数＞0.99、谐波电流＜3%、负载适应能力强缺点：成本高、体积较大、重量较重UPS基础培训按工作原理不同，UPS分为：后备式UPS互动式UPS在线式UPS按供电体系不同，UPS分为：单进单出UPS三进单出UPS三进三出UPS按输出功率不同，UPS分为：小功率（＜10kVA）中等功率（10至30kVA）大功率（＞30kVA）按电池位置不同，UPS分为：电池内置式UPS（标准机型）电池外置式UPS（长延时机型）按多机运行方式不同，UPS分为：串联热备份UPS（用于中小功率机器）直接并联UPS（用于中大功率）双母线并联UPS（用于中大功率）按变压器特点不同，UPS分为:高频UPS（高频机）工频UPS（工频机）按输出波形不同，UPS分为:方波输出UPS阶梯波（准正弦波）UPS正弦波输出UPSUPS基础培训四、UPS基本术语主路输入电源：InputMainSupply静态旁路输入电源：StaticBypassMainSupply维修旁路：MaintenanceBypass隔离开关：Isolator断路器:CircuitBreaker整流器：Rectifier逆变器：Inverter直流母线：DCBus后备时间：AutonomyTime紧急停机：EmergencyStop逆变不同步：INVUnsynchronized单个UPS:UPSModule冗余并机：RedundantParallel增容并机：CapacityParallel