UPS基礎(chǔ)原理介紹20100317

UPS基礎(chǔ)原理介紹工程服務(wù)部:許小平目錄一、電網(wǎng)分析二、UPS的定義和作用三、UPS的基本原理四、蓄電池五、UPS的選擇和使用六、UPS的高可靠技術(shù)一、電網(wǎng)分析理想狀態(tài)的電網(wǎng)頻率：50HZ電壓：220V波形：正弦波其它國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)？電網(wǎng)分析現(xiàn)實(shí)的電網(wǎng)情況電壓過(guò)高（大型電氣設(shè)備關(guān)機(jī)、電網(wǎng)突然卸載）電壓下陷（大型設(shè)備開機(jī)、大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、大型電力變壓器接入）頻率漂移（超過(guò)3HZ;發(fā)電機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行）高壓尖脈沖（雷擊、電弧放電、大型電氣設(shè)備的開關(guān)操作）高頻干擾（電動(dòng)機(jī)運(yùn)行、廣播發(fā)射、微波輻射）斷電波形失真過(guò)高過(guò)低正常電壓尖峰陷落高頻干擾波形失真電網(wǎng)分析電力故障的影響想象一下，以下遇到停電時(shí)運(yùn)行中的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)中的生產(chǎn)設(shè)備繁華都市的十字路口紅綠燈寫字樓里的高速電梯正在進(jìn)行的手術(shù)……2009.6.11北京地鐵2號(hào)線停電1小時(shí)2008年歐洲杯電視轉(zhuǎn)播中心停電11分鐘損失：8億歐元-2600萬(wàn)-29萬(wàn)供電現(xiàn)狀電力故障問(wèn)題停電和瞬斷計(jì)劃性停電：限電、檢修、維護(hù)、系統(tǒng)改造故障停電：超負(fù)荷、供電線路和設(shè)備故障自然停電：地震、水災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、雷電、火災(zāi)電源質(zhì)量電壓和頻率不穩(wěn)電網(wǎng)污染電力干擾供電現(xiàn)狀電力故障帶來(lái)危害故障性質(zhì)故障危害一個(gè)網(wǎng)站宕機(jī)一個(gè)潛在的用戶在8s內(nèi)離開一個(gè)路由器宕機(jī)局域網(wǎng)上有數(shù)百個(gè)用戶無(wú)法工作一個(gè)光纖室宕機(jī)有數(shù)千個(gè)用戶斷開網(wǎng)絡(luò)連接一套生產(chǎn)設(shè)備閃斷造成幾萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)損失公共環(huán)境停電可能造成嚴(yán)重混亂、重大損失二、UPS的定義和作用UPS、不間斷電源，即能提供不間斷輸出的交流電源。在市電停電時(shí)提供交流電源，切換時(shí)負(fù)載不中斷。UPS已得到廣泛應(yīng)用，通常用于保護(hù)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等重要設(shè)備。保護(hù)個(gè)人PC的UPS保護(hù)多臺(tái)PC的UPS保護(hù)機(jī)房的UPS保護(hù)大樓的UPS……UPS的定義和作用UPS具有以下幾項(xiàng)功能：電網(wǎng)正常時(shí)，市電電壓通過(guò)UPS穩(wěn)壓、穩(wěn)頻后供給負(fù)載，同時(shí)能對(duì)機(jī)內(nèi)的電池組進(jìn)行充電，貯存后備能量；電網(wǎng)異常（欠壓、過(guò)壓、干擾、停電等）時(shí)，UPS的逆變器及時(shí)將電池組內(nèi)的貯備直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能維持對(duì)負(fù)載的正常供電；UPS能在電網(wǎng)供電和電池供電之間自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確保對(duì)負(fù)載的不間斷供電，而且可以根據(jù)設(shè)備的精密程度來(lái)選擇可承受的切換時(shí)間；UPS與發(fā)電機(jī)的比較比較項(xiàng)目發(fā)電機(jī)UPS后備能源柴油、汽油蓄電池備用電源啟動(dòng)方式被動(dòng)式啟動(dòng)自動(dòng)啟動(dòng)中斷時(shí)間視啟動(dòng)時(shí)間而定，通常30分鐘~數(shù)小時(shí)中斷時(shí)間極短，在線式0，其它＜10ms對(duì)環(huán)境影響度噪聲高，振動(dòng)強(qiáng)烈噪聲較低，振動(dòng)不明顯電源質(zhì)量差，頻率及波形差，電壓不穩(wěn)電壓、頻率和波形保持穩(wěn)定三、UPS的基本原理按工作方式分按輸出波形分按輸出功率在線式后備式互動(dòng)式正弦波方波梯形波小功率中功率大功率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)延時(shí)按工作時(shí)間后備式UPS基本工作原理

穩(wěn)壓器逆變器充電器輸出輸入同步切換開關(guān)控制電路后備式UPS基本工作原理

穩(wěn)壓器逆變器充電器輸出輸入同步切換開關(guān)市電正常時(shí)的工作狀態(tài)控制電路后備式UPS基本工作原理

市電異常時(shí)的工作狀態(tài)穩(wěn)壓器逆變器充電器輸出輸入同步切換開關(guān)控制電路在線式UPS工作原理OUT整流器逆變器充電器電池組INBYPASS旁路開關(guān)在線式UPS工作原理OUT整流器逆變器充電器電池組INBYPASS旁路開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)模式在線式UPS工作原理充電器電池組OUT市電故障（電池供電）整流器逆變器INBYPASS旁路開關(guān)在線式UPS工作原理OUTBYPASS整流器逆變器充電器電池組IN旁路開關(guān)系統(tǒng)旁路（當(dāng)UPS出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)溫、故障時(shí)）在線互動(dòng)式UPS基本工作原理

穩(wěn)壓器輸出輸入輸出繼電器逆變器/充電器輸入繼電器在線互動(dòng)式UPS基本工作原理

穩(wěn)壓器輸出繼電器輸出輸入逆變器/充電器輸入繼電器標(biāo)準(zhǔn)模式在線互動(dòng)式UPS基本工作原理

穩(wěn)壓器輸出輸入輸出繼電器逆變器/充電器輸入繼電器市電故障（電池供電）四、免維護(hù)鉛酸蓄電池電池規(guī)格應(yīng)用中電池常見問(wèn)題常用電池品牌電池使用注意事項(xiàng)電池規(guī)格額定電壓：一般有2V、6V、12V，UPS常用12V的蓄電池是由6只2V的單體電池串聯(lián)構(gòu)成。實(shí)際上電池經(jīng)充電后，其端電壓高于12V開路電壓（V）＞1312.712.512.212.0剩余容量%10080604020電池規(guī)格安時(shí)數(shù)：常見電池的AH數(shù)指25℃下，以恒定電流I放電t小時(shí)至終止電壓，該電流I與放電時(shí)間t的乘積，用Cn表示，單位AH，n指幾小時(shí)放電率。如C20。指100AH電池在25℃下，以恒定電流5A可放電20小時(shí)。常用AH數(shù)：7，24，38，65，100，120AH應(yīng)用中電池常見問(wèn)題外殼破損容量過(guò)低端子腐蝕內(nèi)部短路電池過(guò)充常用電池品牌公司的電池分成A、B、C三類：A類指進(jìn)口品牌，國(guó)內(nèi)合資產(chǎn)品，有湯淺、松下等B類指進(jìn)口品牌，陽(yáng)光C類指國(guó)內(nèi)品牌，KELONG、光宇等電池使用注意事項(xiàng)建議電池在+5℃~+30℃溫度條件下使用，高溫會(huì)縮短壽命，低溫容量降低；不同品牌、不同容量、不同新舊的電池嚴(yán)禁混合使用電池使用中會(huì)產(chǎn)生氫氣，所以要遠(yuǎn)離火源，保持通風(fēng)；請(qǐng)保持環(huán)境清潔，過(guò)多的灰塵可導(dǎo)致電池短路五、UPS的選擇和使用UPS的選擇確定所需UPS的容量：計(jì)算所有的負(fù)載總和S=S1+S2++Sn單位：VAUPS容量≥S÷0.8（考慮UPS的抗沖擊能力及擴(kuò)容需要）確定所需UPS的類型

工作模式、供電方式等選擇，必須與負(fù)載類型、客戶的現(xiàn)場(chǎng)等情況來(lái)決定。UPS的選擇和使用確定所需的電池后備時(shí)間附加功能：冗余備份功能－－－串聯(lián)備份、并聯(lián)備份監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)管理功能防雷功能電池管理功能

…………項(xiàng)目實(shí)施能力及售后服務(wù)能力：大功率的UPS或大批量的UPS項(xiàng)目，對(duì)施工方的要求很高，另外，現(xiàn)在的UPS系統(tǒng)一般需要上門維護(hù)，所以要選擇售后服務(wù)質(zhì)量較好的供貨商?？梢詮男抛u(yù)度、技術(shù)實(shí)力、服務(wù)機(jī)構(gòu)、維修備件等多方面進(jìn)行考察。UPS的選擇和使用環(huán)境要求：放置在通風(fēng)良好的環(huán)境，且地面平整，并保持環(huán)境的清潔；確定無(wú)障礙物阻擋UPS通風(fēng)口，機(jī)器的背面、側(cè)面距墻壁10cm以上；遠(yuǎn)離過(guò)熱源并避免陽(yáng)光直射；避免灰塵多的地方；避免放置在雨淋、滴水、潮濕的場(chǎng)所；避免放置于含腐蝕氣體的場(chǎng)所；避免放置于大變壓器或強(qiáng)電磁干擾源附近。環(huán)境溫度控制在+5℃~30℃之間，最好在25℃。最好有空調(diào)系統(tǒng)。UPS的選擇和使用配電要求專門的輸入輸出配電柜（盒）合理的UPS輸出插座布置合理的空開容量及電源線線徑UPS輸入輸出應(yīng)該配有總開關(guān)。合理分配各路負(fù)載。細(xì)分負(fù)載線路，避免負(fù)載之間互相影響。對(duì)線路的走線、電源線的顏色、接頭等必須符合國(guó)標(biāo)要求。若UPS需要配備發(fā)電機(jī)，注意發(fā)電機(jī)的選擇（供電方式、功率容量等）并預(yù)先布線六、ＵＰＳ的高可靠技術(shù)冗余開關(guān)串聯(lián)備份并聯(lián)備份冗余開關(guān)

輸出功率2KVA以下利用冗余開關(guān)KTS-10，構(gòu)成雙機(jī)熱備份系統(tǒng)：UPS1和UPS2可以為任何一種UPS（或逆變器），只需功率容量相同。在UPS1和UPS2正常情況下，UPS1通過(guò)KTS-10給負(fù)載供電，如果這時(shí)UPS1出現(xiàn)故障，則改由UPS2供電，UPS1故障消除后仍由UPS1帶載，其中的過(guò)程由KTS-10自動(dòng)轉(zhuǎn)換，不需人工操作，且轉(zhuǎn)換時(shí)間在4ms內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)：A、可靠性比單機(jī)提高一倍B、可在線維護(hù)，不需停機(jī)C、一般供貨商能提供該方案的不多UPS1UPS2KTS-10負(fù)載輸

入串聯(lián)備份供電備機(jī)主機(jī)旁路輸入市電輸入旁路輸入市電輸入輸出1輸出2負(fù)載市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)輸出UPS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入雙機(jī)串聯(lián)備份整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)UPS2輸入U(xiǎn)PS2旁路輸入主機(jī)備機(jī)雙機(jī)串聯(lián)備份輸出市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)UPS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)UPS2輸入U(xiǎn)PS2旁路輸入主機(jī)備機(jī)正常工作狀態(tài)雙機(jī)串聯(lián)備份市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)輸出UPS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入整流器逆變器靜態(tài)旁路開關(guān)UPS2輸入U(xiǎn)PS2旁路輸入主機(jī)備機(jī)主機(jī)故障雙機(jī)并聯(lián)備份逆變器市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器整流器靜態(tài)旁路開關(guān)靜態(tài)旁路開關(guān)輸出UPS2輸入U(xiǎn)PS2旁路輸入U(xiǎn)PS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入主機(jī)１主機(jī)２雙機(jī)并聯(lián)備份正常工作狀態(tài)逆變器市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器整流器靜態(tài)旁路開關(guān)靜態(tài)旁路開關(guān)輸出UPS2輸入U(xiǎn)PS2旁路輸入U(xiǎn)PS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入主機(jī)１主機(jī)２雙機(jī)并聯(lián)備份主機(jī)１故障狀態(tài)UPS2輸入逆變器市電輸入1市電輸入2自備油機(jī)整流器逆變器整流器靜態(tài)旁路開關(guān)靜態(tài)旁路開關(guān)輸出UPS2旁路輸入U(xiǎn)PS1輸入U(xiǎn)PS1旁路輸入手動(dòng)維修旁路輸入主機(jī)１主機(jī)２串聯(lián)備份優(yōu)點(diǎn)：

1、可由2臺(tái)不同型號(hào)、功率、廠家的UPS組成

2、安裝簡(jiǎn)單、無(wú)須調(diào)試、不增加額外輔助電路，因此成本較低，可靠性高

3、可做成n+1熱備份

4、可不斷電對(duì)UPS進(jìn)行維修缺點(diǎn)：

1、備機(jī)長(zhǎng)期處于備用狀態(tài)，對(duì)電池不利，須人為對(duì)電池放電