UPS供電系統(tǒng)原理與

1、UPS供電系統(tǒng)原理與維護(hù)長沙市電信分企業(yè)黃武能UPS供電系統(tǒng)原理與第1頁一、UPS功效與分類1.1 UPS（Uninterruptible Power Supply）即不間斷電源。是一個含有儲能裝置（蓄電池），以逆變器為主要組成部分恒壓、恒頻電源設(shè)備。負(fù)載蓄電池UPS市電UPS供電系統(tǒng)原理與第2頁為何使用UPS 電網(wǎng)中干擾情況波形下限市電斷電電壓浪涌電線噪聲瞬態(tài)尖峰頻率漂移諧波失真電網(wǎng)UPS供電系統(tǒng)原理與第3頁電網(wǎng)對設(shè)備危害 電源中止、電壓波動、瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖 造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列等精密設(shè)備數(shù)據(jù) 丟失、設(shè)備損壞、死機(jī)、停頓工作等。諧波污染、線間噪聲、頻率漂移 造成網(wǎng)絡(luò)傳輸

2、誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下等。UPS供電系統(tǒng)原理與第4頁1.2UPS分類及特點后備式在線互動式在線式逆變器狀態(tài)后備熱備工作輸出電源質(zhì)量低（供電差，僅是不 停電功效）中等（分段穩(wěn)壓，濾除部分干擾）最高（穩(wěn)壓，濾除全部干擾）切換時間512ms4ms0成本低中等較高UPS供電系統(tǒng)原理與第5頁分類按工作原理不一樣，UPS分為： 后備式UPS 在線互動式UPS 在線式UPS 按供電體系不一樣，UPS分為： 單進(jìn)單出UPS 三進(jìn)單出UPS 三進(jìn)三出UPS按輸出功率不一樣，UPS分為： 小功率（30kVA）UPS供電系統(tǒng)原理與第6頁四大功效高可靠性不間斷供電電網(wǎng)穩(wěn)壓、凈化功效電池管理功效智能監(jiān)控功效確保動

3、力連續(xù)性高質(zhì)量供電、綠色電源延長電池使用壽命處理UPS維護(hù)問題UPS供電系統(tǒng)原理與第7頁二、UPS工作原理在線式UPS工作原理互動式UPS工作原理后備式UPS工作原理UPS供電系統(tǒng)原理與第8頁2.1在線UPS工作原理UPS供電系統(tǒng)原理與第9頁2.2互動式UPS工作原理市電 雙向變換器 電池組 負(fù)載 市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V150-264V功率等級0.7-20KVA左右264-276VUPS供電系統(tǒng)原理與第10頁2.3后備式UPS工作原理充電器逆變器市電 負(fù)載 電池組功率等級0.25-2KVA左右UPS供電系統(tǒng)原理與第11頁UPS關(guān)鍵技術(shù)雙變換技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)冗余

4、技術(shù)電池管理技術(shù)靜態(tài)開關(guān)UPS供電系統(tǒng)原理與第12頁UPS雙變換技術(shù)ACDC 整流DCAC 逆變UPS供電系統(tǒng)原理與第13頁傳統(tǒng)三相SCR整流UPSUPS供電系統(tǒng)原理與第14頁12脈沖整流器移相變壓器負(fù)載電池和逆變器兩個6脈沖整流橋30UPS供電系統(tǒng)原理與第15頁三相全橋IGBT整流UPSUPS供電系統(tǒng)原理與第16頁數(shù)字控制技術(shù)數(shù)字信號處理器（DSP）控制技術(shù) 單片機(jī)控制技術(shù) 產(chǎn)生各驅(qū)動信號、控制整流器、逆變器、切換邏輯等UPS供電系統(tǒng)原理與第17頁冗余技術(shù)主從串機(jī)熱備份并機(jī)冗余供電雙母線供電UPS供電系統(tǒng)原理與第18頁主從串聯(lián)熱備份用于中小功率，易于安裝調(diào)試，沒有擴(kuò)容能力，從機(jī)電池壽命縮短。

5、 市電負(fù)載 UPS1 UPS2主機(jī)從機(jī)主機(jī)旁路從機(jī)輸出UPS供電系統(tǒng)原理與第19頁3.2并機(jī)冗余供電 用于大功率，多臺UPS平均分?jǐn)傌?fù)載，可靠性高，控制電路復(fù)雜。市電負(fù)載UPS1并機(jī)邏輯控制UPS2UPS供電系統(tǒng)原理與第20頁3.3雙母線供電電池UPS1AC PPCSTS電池UPSAC PPC雙電源 負(fù)載單電源 負(fù)載LBSUPS2母線1母線2UPS供電系統(tǒng)原理與第21頁電池管理技術(shù)電池均浮充管理電池充放電管理UPS供電系統(tǒng)原理與第22頁電池均浮充管理1、均充限流：0.1C2、浮充轉(zhuǎn)均充：0.05C 均充轉(zhuǎn)浮充：0.01CUPS供電系統(tǒng)原理與第23頁電池充放電管理T1為恒壓均充階段，T2為浮充階

6、段，T3為電池逆變供電階段，T4為限流均充階段UPS供電系統(tǒng)原理與第24頁靜態(tài)開關(guān)UPS供電系統(tǒng)原理與第25頁三、UPS電源維護(hù)UPS合理配置及安裝蓄電池特征與容量選擇UPS維護(hù)注意事項UPS供電系統(tǒng)原理與第26頁3.1 UPS合理配置及安裝UPS電源電源系統(tǒng)設(shè)計UPS設(shè)備功率計算UPS設(shè)備安裝關(guān)鍵點UPS供電系統(tǒng)原理與第27頁UPS電源系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)用戶設(shè)備性質(zhì)類型依據(jù)投入建設(shè)資金依據(jù)UPS設(shè)備性能UPS供電系統(tǒng)原理與第28頁UPS設(shè)備功率計算1、統(tǒng)計負(fù)載總功率 計算機(jī)、服務(wù)器等設(shè)備因為內(nèi)置開關(guān)電源，屬于整流（電容）性負(fù)載，普通功率因數(shù)：0.8。UPS設(shè)備功率因數(shù)：0.70.82、考慮功率裕量

7、 使UPS負(fù)載在80%左右即可UPS供電系統(tǒng)原理與第29頁舉例（1）機(jī)房中有服務(wù)器6臺，終端40臺，其它路由器若干。服務(wù)器功率1KW/臺，終端300W/臺，路由器總功率500W，所需UPS容量：負(fù)載總功率（1000W6300W40500W）功率因數(shù)0.8功率裕量8029KVA兼顧未來需要選擇40KVA UPS，為防止單相電流過大，應(yīng)選取三進(jìn)三出型UPSUPS供電系統(tǒng)原理與第30頁合理配置隔離變壓器1、每只隔離變壓器成本占UPS成本約8-10%2、 大功率UPS必須配置輸出隔離變壓器 20KVA以上UPS無隔離變壓器存在危險：近500V電池組直流高壓在故障時可能嚴(yán)重?fù)p壞用戶設(shè)備。 輸出配置隔離變

8、壓器，能夠確保只通交流電，不通直流電。所以，萬一UPS電子器件發(fā)生故障，近500V電池直流高壓因為輸出配置隔離變壓器也就絕對不會損壞通信設(shè)備。3、UPS輸出隔離變壓器可防止UPS內(nèi)部零線電流產(chǎn)生零地電壓,有效降低零地電壓。 4、輸入隔離變壓器、旁路隔離變壓器通常不需要配置UPS供電系統(tǒng)原理與第31頁兼顧未來擴(kuò)容1、事先預(yù)留輸入、輸出配電容量和開關(guān)2、 UPS必須能夠多機(jī)并聯(lián)比如，用戶正常最大負(fù)載為52KVA，已經(jīng)采取1+1冗余并聯(lián)配置2臺60KVA UPS。假如用電負(fù)荷未來增加到100KVA，則只需要另增加1臺60KVA UPS就能提升到滿足120KVA負(fù)載需求。 3、 優(yōu)選不需并機(jī)柜不需旁路

9、柜直接并機(jī)系統(tǒng)有UPS不得不額外配置并機(jī)柜和旁路柜，既浪費客戶機(jī)房空間，又增加并機(jī)系統(tǒng)成本 ，而且未來擴(kuò)容時，舊并機(jī)柜和旁路柜通常不得不廢棄重做。UPS供電系統(tǒng)原理與第32頁電源設(shè)備安裝考慮地面承重考慮通風(fēng)散熱考慮電池線路布放考慮維護(hù)方便UPS供電系統(tǒng)原理與第33頁3.2蓄電池特征與容量選擇蓄電池出現(xiàn)故障高于UPS設(shè)備蓄電池使用壽命與品牌相關(guān)蓄電池使用壽命與配置相關(guān)蓄電池使用壽命與維護(hù)相關(guān)蓄電池使用壽命與環(huán)境相關(guān)UPS供電系統(tǒng)原理與第34頁蓄電池曲線UPS供電系統(tǒng)原理與第35頁故障出現(xiàn)幾率依據(jù)美國IDC統(tǒng)計資料:在UPS輸出供電系統(tǒng)故障中,各種故障出現(xiàn)幾率: 79%起源于UPS輸出與負(fù)載之間供

10、電線路上故障（保險“燒毀”，斷路器“跳閘”，負(fù)載“短路”，由施工/老鼠咬所造成“開路”故障等） 11%起源于UPS和電池組 其它故障占10%UPS供電系統(tǒng)原理與第36頁電池工作原理化學(xué)能電能UPS供電系統(tǒng)原理與第37頁電池結(jié)構(gòu)UPS供電系統(tǒng)原理與第38頁放電特征UPS供電系統(tǒng)原理與第39頁UPS電池與通信用電池比較通信用UPS用設(shè)計取向長時間、小電流、深放電短時間、大電流放電、淺放電設(shè)計壽命以上35年鉛膏配方長壽命配方，循環(huán)壽命長大功率配方，循環(huán)壽命短隔板長壽命隔板，較厚大孔徑隔板，較薄，小電流深放電易造成枝晶短路，壽命終止。過放電恢復(fù)能力板柵合金高錫含量，良好普通密封方式高可靠密封普通容量1

11、0小時率20小時率UPS供電系統(tǒng)原理與第40頁電池容量配置（1）、計算電池放電電流 UPS容量VAUPS輸出功率因數(shù)放電電流 = 電池組電壓V電池逆變效率（2）依據(jù)放電時間要求查表確認(rèn)容量系數(shù)（單位：小時）（3）電池容量Q=放電電流I 容量系數(shù)CUPS供電系統(tǒng)原理與第41頁舉例（2）現(xiàn)有6kVA UPS，100%載，延時4小時，配多大電池？ 6000VA0.7 100%放電電流= =20. 59A 12V 200.85查表：4小時對應(yīng)系數(shù)時間5.06小時電池容量Q=20.595.06=104.18AH，故選100AH電池。UPS供電系統(tǒng)原理與第42頁UPS電池計算與選擇當(dāng)后備時間小于1小時時,

12、采取恒功率模式計算結(jié)果較為準(zhǔn)確(W/cell = (PL2)/(Ve) PL/(N6) C -蓄電池容量，Ah PL -負(fù)載功率，W Ve 蓄電池組額定電壓，V T -備用時間，h（小時） -UPS電池逆變效率 N12v電池節(jié)數(shù)。取決于不一樣UPS系列電池電壓等級。6每個12V電池內(nèi)部有6個2V單格。-然后經(jīng)過查表取得最正確電池型號以及并聯(lián)組數(shù)!UPS供電系統(tǒng)原理與第43頁UPS維護(hù)內(nèi)容1、備板、備件要求UPS整流PFC板，逆變板、控制板、功率模塊，維護(hù)開關(guān)，易損件（防雷器，風(fēng)扇等）2、維護(hù)形式主要有日常維護(hù)、定時例行維護(hù)、應(yīng)急維護(hù)3、維護(hù)主要內(nèi)容易損件日常維護(hù)進(jìn)行安全維護(hù)、功效/性能維護(hù)故障

13、時應(yīng)急維護(hù)UPS供電系統(tǒng)原理與第44頁日常維護(hù)1.UPS狀態(tài)檢驗 檢驗UPS面板指示燈和蜂鳴器，看是否有告警，確認(rèn)UPS工作在市電逆變狀態(tài)；檢驗UPS當(dāng)前和歷史告警。2.主要易損件檢驗 檢驗風(fēng)扇運轉(zhuǎn)情況，風(fēng)扇風(fēng)速和風(fēng)向，尤其是高溫處。3.環(huán)境檢驗 1）空調(diào)運行是否正常，超出40度應(yīng)馬上處理。2）機(jī)房是否潮濕，超出90%應(yīng)及時排除。3）檢驗交流供電是否有超壓超頻跡象。UPS供電系統(tǒng)原理與第45頁周檢維護(hù)1.測量并統(tǒng)計輸入電壓、電流；2.測量并統(tǒng)計充電電壓、電流；3測量并統(tǒng)計UPS輸出電壓、各相電流，并同以前值進(jìn)行比較，看是否有超載等情況。UPS供電系統(tǒng)原理與第46頁動環(huán)監(jiān)控截屏UPS供電系統(tǒng)原理

14、與第47頁年檢1）關(guān)斷UPS，將負(fù)載轉(zhuǎn)到維修旁路供電；2）斷開UPS市電輸入和電池開關(guān)；3）確認(rèn)UPS整流器輸入端、電池連接端、輸出端和旁路輸入端沒有電壓；4）打開UPS門蓋和保護(hù)板；5）檢驗UPS功率器件和輔助件；尤其注意以下部件：電容漏液、變形；電纜和連接頭老化、過溫痕跡、連接是否牢靠；印刷電路板等清潔。6）檢驗電池后備時間。UPS供電系統(tǒng)原理與第48頁UPS設(shè)備基本操作1、愛克賽9305操作2、愛克賽9315操作3、Best 4000操作4、SICON系列操作5、愛克賽9355操作UPS供電系統(tǒng)原理與第49頁愛克賽9305操作UPS供電系統(tǒng)原理與第50頁設(shè)備開關(guān)UPS供電系統(tǒng)原理與第51

15、頁菜單操作UPS status Meters Battery statusAlarm logUPS parametersUPS identificationReset buttonDate/time setDisplay dataUPS供電系統(tǒng)原理與第52頁愛克賽9315操作UPS供電系統(tǒng)原理與第53頁菜單操作Meters EventsStatisticsGraphicsSetupUPS供電系統(tǒng)原理與第54頁Best 4000操作UPS供電系統(tǒng)原理與第55頁Best 4000操作UPS供電系統(tǒng)原理與第56頁菜單操作VOLTAGESCURRENTSFREQUENCYALARMSSYSTEM ST

16、ART-UPMODULE START-UPSYSTEM SHUTDOWNMODULE SHUTDOWNTESTUPS供電系統(tǒng)原理與第57頁SICON系列操作UPS供電系統(tǒng)原理與第58頁愛克賽9355操作UPS供電系統(tǒng)原理與第59頁菜單操作UPS STATUSEVENT LOGMEASUEMENTSCONTROLSETTINGSIDENTIFICATIONTURN SYSTEMON ONTURN UPS OFFTUEN SYSTEM OFFUPS供電系統(tǒng)原理與第60頁蓄電池容量測試并機(jī)冗余系統(tǒng)測試單機(jī)系統(tǒng)測試小型UPS測試配置兩組以上蓄電池測試UPS供電系統(tǒng)原理與第61頁并機(jī)冗余系統(tǒng)測試采取設(shè)備電池測試功效斷開其中一臺UPS輸入開關(guān)斷開其中一臺UPS整流器開關(guān)UPS供電系統(tǒng)原理與第62頁單機(jī)系統(tǒng)測試用12V放電電阻逐節(jié)檢驗電池，確保無壞電池。斷開UPS輸入開關(guān)斷開UPS整流器開關(guān)采取在線蓄電池容量放電儀。采取設(shè)備電池測試功效UPS供電系統(tǒng)原理與第63頁小型UPS測試UPS供電系統(tǒng)原理與第64頁配置兩組以上蓄電池測試用直流鉗型表測量每組蓄電池電流選擇放電電流較小一組進(jìn)行容量