專用UPS簡介課件

Silcon工業(yè)專用型

GutorUPS美國APC

目錄第一部分：基礎(chǔ)篇第二部分：介紹篇第三部分：歸納篇第四部分：選型篇第一部分：基礎(chǔ)篇

UPS的主要作用是什麼，用戶對(duì)UPS有什麼要求

現(xiàn)在UPS已發(fā)展到了什麼水平…二、使用UPS的必要性

（1）工業(yè)因素隨著用電設(shè)備的逐漸增加,如大型沖床、起重機(jī)、電車汽車打火、大型整流器工作等，

（2）自然因素風(fēng)、雪、雨、雷電、洪水、地震等

（3）人為因素誤操作、電網(wǎng)維修等都會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、上沖、下陷、打火、毛刺、停電；對(duì)那些精密用電設(shè)備、不允許停電的實(shí)時(shí)控制設(shè)備、信息中心等都會(huì)受其影響而造成系統(tǒng)癱瘓。

重要用戶對(duì)用UPS的要求：

1、工作是實(shí)時(shí)控制，不允許停機(jī)，即使是極短暫地停機(jī)，也會(huì)造成巨大損失故要求機(jī)器的可靠性要非常高；2、因?yàn)榭刂频膶?duì)象是一個(gè)過程，故要求控制信號(hào)要非常精密，不允許外來的干擾侵入，要求UPS的電磁兼容性能要好；3、管理員所管理的自動(dòng)化機(jī)器非常多，精力也比較分散，若管好這些機(jī)器非常費(fèi)神，就要求機(jī)器的自動(dòng)化管理性能要強(qiáng)；4、出了故障要馬上修理，以減小真正故障的幾率；5、市電異?；蜇?fù)載異常時(shí)、市電恢復(fù)時(shí)等情況，UPS切換要無間隔、無跳動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生；6、價(jià)格要合理

三、當(dāng)前UPS發(fā)展的水平（1）1999出版的新標(biāo)準(zhǔn)DDENV50091-3.1999和IEC62040.1999將UPS分為三類：1.雙變換式(DoubeConversion)

AC-DC變換器***）

充電器逆變器A.C輸入*）A.C輸入*）D.C母線A.C輸出**）UPS開關(guān)旁路(市電或發(fā)電機(jī))A.C輸入*）電池

*）交流輸入端可合并**）二極管、可控硅或開關(guān)組件***）變換器可以是二極管整流器、相控整流器或整流器與DC-DC變換器組合雙變換式UPS原理方框圖(虛線為為帶旁路時(shí)的情況)GutorUPS在此基礎(chǔ)上根據(jù)特殊用途又加入了新的內(nèi)容Delta變換器雙向變換器主變換器雙向變換器UPS開關(guān)A.C輸入A.C輸出旁路(市電或發(fā)電機(jī))

4.Delta變換式UPS

這種UPS是和DDENV50091-3.1999和IEC62040.1999標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)問世的，因此該標(biāo)準(zhǔn)只能原則性的將其提及，不可能具體涵蓋。由下面電路中可以看出，在其定義的三個(gè)類型中，沒有一個(gè)和它相同。由于它有兩個(gè)變換器，將其歸類到雙變換式中也未嘗不可。Delta變換式UPS從電路結(jié)構(gòu)到工作原理和上述的也完全不同，因此在功能上有所突破是預(yù)料中的事。(2)目前幾乎所有UPS的常規(guī)指標(biāo)都能滿足用戶的一般要求,比如:輸出電壓靜態(tài)穩(wěn)定度、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度、輸出波形失真、輸出電流峰值系數(shù)等等(3)不少UPS都具有了智能化自檢功能和網(wǎng)絡(luò)功能、無人職守功能等(4)不少UPS,尤其是中大功率的UPS大都采用了IGBT功率器件(5)多數(shù)3/3UPS也都具備了三相負(fù)載100%不平衡時(shí),三相輸出電壓不平衡度<2%的能力

但也存在一些不足，比如多數(shù)UPS仍保持了單負(fù)載功率因數(shù)的設(shè)計(jì)，由此而影響了帶載能力和過載能力；甚至有的迫于價(jià)格的因素而有意降低了UPS原有的帶載能力和過載能力，給應(yīng)用埋下了隱患。（6）UPS可靠性的新提法—可用性（Availability）

在這里雖然也是可靠性的內(nèi)容，不同的是：不但強(qiáng)調(diào)了平均無故障時(shí)間MTBF，而且更注重它的平均維修時(shí)間MTTR，其表達(dá)式為：

目前一流UPS的MTBF都很高，一般都在20萬小時(shí)左右。由上式可以看出，如果MTTR<<MTBF，則A就趨于100%，這就向維修提出了很高的要求。比如，若UPS是模塊化結(jié)構(gòu)，排除故障速度就快，可以有效地提高可用性，但也不免提高了造價(jià)，這就是用錢購買可靠性的道理。第二部分：介紹篇

SilconGutorUPS是一種甚麼UPS，是如何工作的，

它的性能指標(biāo)如何第一章概述1.SilconGutorUPS簡圖負(fù)載

外部電池110V/220V整流/充電器逆變器GutorUPS原理方框圖2.Silcon

GutorSolidpower容量范圍PEW(3/1)1000列:5150kVA電池電壓:110V,540kVA；220V,500kVA；PDW(3/3)3000列:10220kVA電池電壓:110V,1080kVA；220V,10160kVA；

第二章

原理

第一節(jié)UPS原理框圖

第二節(jié)UPS運(yùn)行原理

第三節(jié)整流器

第四節(jié)逆變器

第五節(jié)靜態(tài)開關(guān)

第一節(jié)UPS原理框圖

一般UPS是由整流器，逆變器，靜態(tài)開關(guān)三部分組成，其簡單的原理框圖如下：

=~=~備電市電電池輸出靜態(tài)開關(guān)

=~=~電池輸出靜態(tài)開關(guān)

第二節(jié)UPS運(yùn)行原理

(參見上頁的系統(tǒng)原理框圖）

1，正常運(yùn)行

APC工業(yè)級(jí)UPS的正常運(yùn)行模式為：市電--->整流器--->逆變器--->靜態(tài)開關(guān)--->負(fù)載

2，電池運(yùn)行

當(dāng)市電超出所要求的范圍或整流器故障時(shí)，APC工業(yè)級(jí)UPS自動(dòng)轉(zhuǎn)為電池運(yùn)行，電池運(yùn)行模式為：電池--->逆變器--->靜態(tài)開關(guān)--->負(fù)載

3，旁路運(yùn)行

在正常運(yùn)行或電池運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電池電壓超出所要求的范圍或逆變器故障時(shí)，APC工業(yè)級(jí)UPS自動(dòng)由正常運(yùn)行或電池運(yùn)行轉(zhuǎn)為旁路運(yùn)行（輸出無間斷），旁路運(yùn)行模式為：備電--->靜態(tài)開關(guān)--->負(fù)載

整流器原理介紹(參見上頁的整流器原理框圖）

APC工業(yè)級(jí)UPS的整流器在為逆變器提供直流電的同時(shí)，亦為電池充電。它是全控橋六脈沖晶閘管整流器。市電經(jīng)過隔離變的隔離及變壓，為整流橋提供符合要求整流橋的輸出電壓波形圖如下：

從圖中可以看出，控制電壓的上升（下降），

決定了整流器晶閘管觸發(fā)點(diǎn)的后移（前移），從而決定整流器直流輸出電壓的降底（升高）。而控制電壓的上升（下降），是由直流輸出和市電電壓的高底決定的，通過閉環(huán)控制系統(tǒng)，達(dá)到整流器輸出穩(wěn)定。

濾波器將整流橋輸出的電壓波形進(jìn)行平滑濾波。濾波后的直流電壓分為兩路，一路為UPS逆變器供電，另一路給電池充電。

通過輸入/輸出的各處取樣，經(jīng)與控制器內(nèi)的參數(shù)比較處理，可實(shí)現(xiàn)整流器的各項(xiàng)控制和告警功能。如市電電壓高/低，直流總限流，電池充電限流，直流電壓高/低等。

第四節(jié)逆變器

UPS逆變器的原理框圖如下：

測量和控制電路整流電壓+整流電壓-輸出電壓控制信號(hào)的獲取圖此控制信號(hào)對(duì)逆變橋臂上斜對(duì)角的兩個(gè)功率管觸發(fā)的同時(shí)，對(duì)逆變橋臂上另外一對(duì)斜對(duì)角的兩個(gè)功率管發(fā)出完全相反的控制信號(hào)；這兩個(gè)控制信號(hào)合為一體時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在所有接合處都有一個(gè)空隙，此空隙稱為“死區(qū)”，是防止同一橋臂上的兩個(gè)功率管同時(shí)導(dǎo)通的。

濾波電抗器將逆變橋輸出的含高頻調(diào)制電壓的波形（PWM）進(jìn)行濾波；濾波后的波形為含高頻調(diào)制電壓包羅線的正弦波，此波形再經(jīng)過隔離輸出變壓器及濾波電容器的濾波和變壓，達(dá)到符合要求的穩(wěn)定的輸出電壓波形。

通過輸入/輸出的各處取樣，經(jīng)與控制器內(nèi)的參數(shù)比較處理，可實(shí)現(xiàn)逆變器的各項(xiàng)控制和告警功能。如直流輸入電壓高/低，逆變器峰值限流，逆變輸出電壓高/低等。

1.UPS系統(tǒng)配置一套完整的UPS系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：整流器逆變器靜態(tài)開關(guān)手動(dòng)旁路———不是GUTOR的范圍旁路變壓器——不是GUTOR的范圍旁路整流器——不是GUTOR的范圍電池—————不是GUTOR的范圍2.UPS設(shè)備參數(shù)防護(hù)等級(jí)IP20機(jī)柜顏色RAL7032（國際灰）通風(fēng)要求內(nèi)部風(fēng)扇、頂部通風(fēng)電纜接入底部接入設(shè)備尺寸根據(jù)設(shè)備型號(hào)設(shè)備重量900Kg(PEW1030)3.UPS常規(guī)參數(shù)噪音55~65dBA工作溫度-10℃~+40℃儲(chǔ)存溫度-25℃~+70℃工作濕度95%海拔<1000mMTBF及旁路可靠性>200000hrs設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)IECDINVDBSEVI質(zhì)量認(rèn)證ISO90014.UPS輸入?yún)?shù)輸入電壓允許范圍

400/230VAC+10%/-15%頻率

50(60)HZ+/-6%

UPS直流電壓110/220/~400VDC

整流器輸出穩(wěn)壓精度

+/-1%

浮充電壓范圍

100~120%可調(diào)

升壓充電電壓范圍

100~125%可調(diào)

正常逆變器輸入電壓范圍

+20%/-15%穩(wěn)壓工作范圍

最大逆變器輸入電壓范圍

+/-25%極限工作范圍

5.UPS輸出參數(shù)額定容量KVA功率因數(shù)0.8滯后輸出電壓230/400VAC穩(wěn)壓范圍：--靜態(tài)0~100%負(fù)載+/-1%--動(dòng)態(tài)100%負(fù)載突變+/-4%恢復(fù)時(shí)間小于25ms逆變器過載能力逆變器輸出短路200%100ms旁路過載能力1000%1秒頻率50HZ穩(wěn)頻精度（本機(jī)頻率）小于+/-1%同步范圍(可調(diào))0.5/1/2/4/6/8%波形正玹波失真系數(shù)（根據(jù)負(fù)載情況）<+/-4%線性；<+/-5%非線性允許的功率因數(shù)0.4滯后~0.9超前125%--10分鐘；150%--1分鐘6、PEW1000/PDW3000參數(shù)表400V10%400/230V10%旁路輸入電壓380/400/415V+10/-153相220/230/240V10%單相備電電壓380/400/415V220/230/240V輸出電壓PDW3000(3/3)PEW1000(1/3)380/400/415V220/110V旁路穩(wěn)壓器輸出電壓

第四章UPS配套產(chǎn)品

第一節(jié)旁路穩(wěn)壓柜

第二節(jié)電池架（柜）

第三節(jié)輸入（出）配電柜

第四節(jié)告警信號(hào)盤

第一節(jié)旁路穩(wěn)壓柜1.接在旁路上的交流穩(wěn)壓器電原理圖2.補(bǔ)償穩(wěn)壓器原理

圖中：UI----穩(wěn)壓器輸入相電壓Uo----穩(wěn)壓器輸出相電壓

Uc----穩(wěn)壓器一相的補(bǔ)償電壓

當(dāng)不計(jì)補(bǔ)償變壓器的阻抗壓降時(shí)，有：Uo=UI+/-Uc

當(dāng)UI改變dU時(shí)，若Uc相應(yīng)改變dUc，且dU=-dUc，則Uo可保持不變。Uc的極性及大小是根據(jù)輸出電壓的變化而變化的，它由控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保持輸出電壓的穩(wěn)定。

3.技術(shù)參數(shù)

輸入電壓范圍：380V/220V+/-20%

輸出電壓精度：220V+/-1%

輸出電壓調(diào)整：+/-5%（1~5%可調(diào)）

第二節(jié)電池架（柜）

APC生產(chǎn)的電池架（柜），是專為UPS主機(jī)配套的。其外型結(jié)構(gòu)及顏色與UPS保持一致。電池柜的特點(diǎn)是美觀大方，與UPS協(xié)調(diào)統(tǒng)一。電池架的特點(diǎn)是體積小，重量輕，有利于電池的散熱，適于有單獨(dú)電池間的用戶。

第三節(jié)輸入（出）配電柜

APC生產(chǎn)的輸入（出）配電柜，是專為UPS配套的。其外型結(jié)構(gòu)及顏色與UPS保持一致；柜體的特點(diǎn)是美觀大方，與UPS協(xié)調(diào)統(tǒng)一。輸出路數(shù)，開關(guān)選型，開關(guān)通斷指示及變送器參數(shù)等，通常由用戶來定；若需我方來定，需提供負(fù)載路數(shù)及容量。

第四節(jié)告警信號(hào)盤

APC公司生產(chǎn)的告警信號(hào)盤，是專為APCUPS配套的。其外型結(jié)構(gòu)（通常為墻掛式）及顏色與UPS保持一致；柜體的特點(diǎn)是美觀大方，與UPS協(xié)調(diào)統(tǒng)一。告警路數(shù)，指示燈選型，聲警切除開關(guān)的選擇等，通常我方來定；若需提供特定告警路數(shù)，雙方可協(xié)商解決。

標(biāo)準(zhǔn)的告警路數(shù)為兩路：

1.電池運(yùn)行（Batteryoperation)

2.綜合故障(Commonfault)

第三部分：歸納篇

SILCONGUTORUPS與一般商用UPS相比

在電路、結(jié)構(gòu)和性能上歸納起來有幾個(gè)突出的特點(diǎn)…GUTORUPS是SILCON產(chǎn)品的另一個(gè)系列PEW1000系列UPS三進(jìn)單出5150kVAPDW3000系列UPS三進(jìn)三出10220kVASDC系列整流/充電器電壓:24240VDC電流:251200ADCSOLIDPOWERTM技術(shù)DELTA技術(shù)SILCON

GUTORUPS電路原理圖1.輸入輸出均都有隔離變壓器2.旁路有隔離變壓器和穩(wěn)壓器3.具有外接電池組的隔離二極管4.有允許雙路供電的專用接口

5.三進(jìn)單出可做到150kVA一、電路特點(diǎn)二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.設(shè)有與用戶公用電池系統(tǒng)直流母排連接的專用接口

2.模塊化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和修理3.按訂單生產(chǎn),整個(gè)系統(tǒng)一體化4.可9臺(tái)并聯(lián)三、性能特點(diǎn)UPS所有元器件都是工業(yè)級(jí)的,對(duì)環(huán)境要求低;并可根據(jù)用戶要求部分或全部更換成不同級(jí)別的元器件,

從根本上滿足用戶要求2.直流工作電壓低,防塵要求低，

保證了器件工作的安全性3.逆變器的直流輸入范圍寬110/220~400V

降低了對(duì)用戶電池電壓的要求4.帶載和過載能力強(qiáng)逆變器過載能力125%--10分鐘；150%--60秒

減少了負(fù)載由旁路供電的機(jī)會(huì)5.負(fù)載功率因數(shù)范圍寬0.4滯后~1~0.9超前

拓寬了帶各種負(fù)載的范圍和能力

所以,GUTORUPS可工作于惡劣的環(huán)境中其它性能允許100%的不平衡負(fù)載（對(duì)PDW3000系列產(chǎn)品

同步范圍寬----0.5/1/2/4/8%極高的效率93~98%（取決于額定值及電壓）低噪音–標(biāo)準(zhǔn)60~65dBA，100%冗余62~75dBA極好的動(dòng)態(tài)特性0~100%負(fù)載突變+/-4%極高的可靠性，平均無故障時(shí)間大于20萬小時(shí)

獲得ISO9001國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證

與同類產(chǎn)品BEST的不同處

項(xiàng)目BestGutor容

量VDC=110V三進(jìn)單出（3/1）三進(jìn)三出（3/3）5~50kVAPEW10005~40kVAPDW300010~80kVAVDC=220V三進(jìn)單出（3/1）三進(jìn)三出（3/3）5~100kVAPEW10005~100kVAPDW300010~160kVAVDC=402V三進(jìn)單出（3/1）三進(jìn)三出（3/3）PEW10005~150kVAPDW300010~220kVA

總效率max84%91.2%

負(fù)載功率因數(shù)-0.4~1~+0.9

輸出頻率穩(wěn)定度電池時(shí):0.01%市電時(shí):4%電池時(shí):0.1%市電時(shí):0.5%~4%可調(diào)四、系統(tǒng)連接特點(diǎn)熱備份連接方框圖*輸入1、輸入2、輸入3也可連接在一起整流/充電器逆變器整流/充電器逆變器負(fù)載輸入1輸入2輸入3輸入1輸入2輸入3整流/充電器逆變器整流/充電器逆變器負(fù)載并聯(lián)連接方框圖*輸入1、輸入2、輸入3也可連接在一起輸入3輸入4

輸入1輸入2輸出輸出

輸入1輸入2輸入3輸入4

輸出多路供電情況多輸入多機(jī)熱備份連接方框圖多輸入多機(jī)并聯(lián)連接方圖第四部分：選型篇如何選擇UPS的容量，如何評(píng)價(jià)UPS的質(zhì)量，為何以

“性價(jià)比”的觀點(diǎn)選擇UPS最科學(xué)1、額定輸出（負(fù)載）功率功率因數(shù)為0.8時(shí)的三角形設(shè)負(fù)載功率功率因數(shù)為0.8,輸出功率為500kVA的UPS,帶功率因數(shù)為0.8的負(fù)載,應(yīng)是全匹配,功率三角形為:S=500kVAP=400kWQC=+300kVArQC={(500kVA)2400kW)2}1/2=

300kVArQL=–300kVAr

QC+QL=0

QL=–300kVAr整流器逆變器Q=+300kVAr電容–300kVAr市電輸入RL這時(shí)的逆變器只按有功功率設(shè)計(jì)就可以了,功率管可以選小一、負(fù)載功率因數(shù)與逆變器設(shè)計(jì)的關(guān)系P={(500kW)2300kVAr)2}1/2=

265kWS=400kWP=265kWQ=300kVAr2、電阻性輸出功率（負(fù)載功率因數(shù)為1）時(shí)的三角形

在這種情況下由于補(bǔ)償電容已變成了逆變器的負(fù)載,占用了逆變器的一部分輸出功率,使負(fù)載只能得到剩余的部分。所以，當(dāng)輸出功率因數(shù)為0.8的500kVAUPS在帶輸出功率因數(shù)為1的負(fù)載時(shí)，使輸出能力大打折扣，理論上只能給出265kW！CR整流器逆變器Q=300kVAr電容這是單負(fù)載功率因數(shù)UPS的一大弊??！3、電容性輸出功率（超前負(fù)載功率因數(shù)）時(shí)的三角形

UPS帶超前功率因數(shù)負(fù)載時(shí)就相當(dāng)于給其輸出端加電容與原來的輸出電容并聯(lián)，使無功功率增大，如果有功功率不做相應(yīng)減小時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致過載。見下圖S=500kVAP=400kWQ=300kVAr負(fù)載功率因數(shù)為一個(gè)范圍的UPS，由于逆變器的設(shè)計(jì)不但有有功功率，而且還包括了無功功率，因此，功率管選得大，這才具備了強(qiáng)大的帶載和過載能力。So

因負(fù)載功率因數(shù)為-0.4~1~+0.9的GutorUPS輸出補(bǔ)償不是一個(gè)常數(shù)，而是一個(gè)可變的范圍，所以不會(huì)過載。So>（S=500kVA）這就是過載例：負(fù)載功率因數(shù)為-0.8的500kVAUPS帶“+0.9”負(fù)載時(shí)的情況其額定輸出P=400kW，Q=300kVAr；帶“+0.9”負(fù)載時(shí)，無功負(fù)載為這時(shí)應(yīng)輸出的功率過載到（654.5/500)%=131%!二、UPS的容量選擇三、如何以“性價(jià)比”的觀點(diǎn)選擇UPS

UPS降價(jià)帶來的后果

1.降低了價(jià)格2.降低了性能

部分IMV改用了自備輸出隔離變壓器（原裝標(biāo)志為IMEL）

原裝變壓器啟動(dòng)電流沖擊為7~10倍額定電流后配的電源變壓器電流沖擊為10~15倍額定電流SIEL的OEM40kVA用了150AIGBT，而原裝是300A

SOCOMEC提高了風(fēng)速，減小了IGBT

原統(tǒng)一的過載指標(biāo)是：125%10分鐘150%30秒EXIDE9340（80130kVA）125%10分鐘150%