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非常全面的UPS电源培训知识

合欢APP下载科技 2020-04-24 20 0

1UPS的基本原理及主要技术参数

什么是UPS?

利用电池化学能作为后备能量,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。

非常全面的UPS电源培训知识 技术支持 第1张


为什么需要UPS?

市电电网提供的电力供应,看上去正常,可是不可靠:表面正常的电力,实际上危机四伏。

非常全面的UPS电源培训知识 技术支持 第2张


电源中断

  • 数据丢失,通信中断,商机延误......

  • —— 直接损失以每分钟5000-100000元计

  • 设备停运,仪表失灵,手术中断......

  • —— 间接经济损失无法估量

电源污染

  • 瞬态尖峰、合欢APP下载电源浪涌、合欢APP下载高压脉冲

  • 造成服务器、合欢APP下载路由器、合欢APP下载磁盘阵列 等设备硬件损坏

  • 谐波污染、合欢APP下载线间噪声、合欢APP下载频率漂移

  • 造成网络传输误码率大增,数据传输速度低下

UPS的四大功能

不停电功能——解决电网停电问题

交流稳压功能——能解决网压剧烈波动问题

净化功能——解决电网与电源污染问题

管理功能——解决交流动力维护问题

UPS系统结构

非常全面的UPS电源培训知识 技术支持 第3张


监控平台也是UPS的最重要组成部分之一

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UPS种类

按工作原理不同,UPS分为:

  • 离线式(后备式UPS、合欢APP下载互动式UPS)

  • 在线式UPS

按供电体系不同,UPS分为:

按输出功率不同,UPS分为:

  • 微型 <6kVA

  • 小型 6-20kVA

  • 中型 20-100KVA

  • 大型 >100kVA

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)

  • 交替串联热备份UPS(中小UPS)

  • 直接并联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UPS

UPS主要技术参数

输入特性:

1、合欢APP下载输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会,延长电池寿命。

2、合欢APP下载输入功率因数 功率因数低,输入无功功率大,谐波电流污染电网,影响干扰其它设备。

3、合欢APP下载主电源频率允许范围。

4、合欢APP下载输入电流谐波分量。(PFC、合欢APP下载6/12脉冲变压器)

输出特性:

1、合欢APP下载静态稳定度。大型为1%,中小型为2%。

2、合欢APP下载输出瞬态特性。大型5%,中小型8%。

3、合欢APP下载输出过载能力。(如:过载125% 5MIN;150% 10S)

4、合欢APP下载输出功率因数。 (0.8、合欢APP下载0.9、合欢APP下载1)

5、合欢APP下载输出电压谐波失真度。典型3%以内。

2UPS相关配置及计算

UPS系统基本由以下部分组成:

  • UPS主机

  • 必选功能件(如BCB BOX等)

  • 蓄电池

  • 配套电池柜/架, 电池开关等

  • 功能选件( 如防雷, 监控,谐波治理,上出线等)

需要进行的计算:

  • UPS主机容量计算与选择

  • ?UPS后备电池的容量计算与选择

UPS容量计算与选择

首先获得负载的总功耗,并统一单位到KVA

例如:一般个人计算机负载约200VA,小型服务器负载约1500VA,大中型服务器负载约3000VA

电流I(A安培)及 功耗W(瓦特)与VA的转换关系

  • VA= I*220

  • VA= W/0.8(计算时通常考虑20KVA以下为0.7,20KVA以上为0.8)

考虑到UPS运行在60-80%的区间是最佳运行状态,一般建议在计算时将上面的结果除以0.8再一次放大

然后在产品手册中选取最靠近的功率产品

  • 采用恒功率模式计算方式

  • W/cell = PL/(N×6×η)

3UPS配电系统基础

空气开关的类型

  • 按照壳体大小和分断能力分类:

  • 1 空气断路器ACB Air Circuit Break(800-6300A)

  • 常用容量:800/1000/1250/1600/2000…

  • 2 塑壳断路器MCCB Moulded Case Circuit Break( 100-2000A )

  • 常用容量:100/125/160/200/250/320/400/500/630/800…

  • 3 小型断路器MCB Miniature Circuit Break(4-125A)

  • 常用容量:10/16/25/32/40/50/63/80/100/125

空气开关的类型

按照极数(pole)分类:

单极/1P(L)

双极/2P(L/N)

三极/3P(L1/L2/L3)

四极/4P(L1/L2/L3+N)

按照极数(pole)分类:

配电用

电动机用

UPS开关容量的选择

单相UPS的额定电流计算:

单相6KVA,额定输出工作电流6KVA/220V=27.3A

输入电流

  • 考虑最低工作电压160V

  • 考虑充电容量预留15%(小UPS)

  • 考虑效率90%

  • 则输入最大电流:6KVA×1.15/(160×0.9)=47.9A

  • 选取开关为50A或63A

三相UPS的额定电流计算

额定输出工作电流

  • Hipulse U 120KVA为三相的总容量

  • 每相额定容量为1/3,即120/3=40KVA

  • 每相的额定工作电流:40KVA/220V=181.8A

  • 速算方法:120K/(3*220),即为120×(1K/660)=120*1.5。

  • 1.5为实际工作电流速算系数,工作电流=1.5×UPS容量

  • 例子:120KVA UPS,额定输出电流120×1.5=180A

  • 中型UPS考虑输入最低工作电压,大型UPS可以不考虑最低工作电压

  • 考虑充电容量预留25%(中大UPS)

  • 考虑效率90%

  • 则输入容量速算系数:1.5×1.25/(0.9)=2.08,近似2.0(因为25%的充电余量非常大)

  • 2为开关容量速算系数(大UPS),开关容量=2×UPS容量

  • 例子:120KVA输入电流:120×2=240A,选用250A开关

  • UL33及高频机UPS,输入电压范围非常宽,必须考虑满载最低工作电压(额定电源的75%),

  • 所以60KVA UPS的输入开关:60×2/0.75=160A,选160A

  • 2.5为开关容量速算系数,开关容量=2.5×UPS容量

4UPS供电方案介绍

集中供电方式:

优点:可以实现网络设备资源的等电位控制,减小传输误码率。

缺点:初期投资大,单机故障影响大。

分散供电方式:

优点:方案布置灵活,故障影响小。

缺点:如整个设备不能保持同地线,易引发干扰。

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单机供电

  • UPS解决方案中最简单的一种

  • 每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下

  • 各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护

  • 市电通常就近采用插座输入

主从机串联“热备份”

  • 适合于中小型网络、合欢APP下载服务器群、合欢APP下载办公、合欢APP下载仪表等应用场合

  • 由UPS主机、合欢APP下载UPS从机、合欢APP下载电池系统、合欢APP下载配电系统组成

  • 配电设计和工程施工简单

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优点:

两台甚至多台UPS基本处于相对独立、合欢APP下载互不干扰的运行状态。

对于UPS同步跟踪性能要求较低。

采用不同型号、合欢APP下载不同容量UPS构成串联热备份方式。

缺点:

从机长期处于空载运行状态、合欢APP下载效率低。

从机电池组长期处于浮充状态,得到定期带载放电维护机会少,会影响电池寿命。

从机必须有良好的带阶跃负载能力。

长期运行,主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键

无扩容功能。

相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。

模块并联供电

  • 全部交流负载集中供电,由1台模块化并联UPS供电

  • 模块化UPS包括:机架、合欢APP下载可并联功率模块、合欢APP下载可并联电池模块、合欢APP下载充电模块等

  • 适合于中小型网络、合欢APP下载服务器群、合欢APP下载办公、合欢APP下载仪表等应用场合

  • 由机架、合欢APP下载UPS功率模块、合欢APP下载电池模块、合欢APP下载配电系统组成

  • 功率模块配置为N+1冗余,减少了MTTR

  • 共用输入、合欢APP下载输出、合欢APP下载并联的电池系统、合欢APP下载控制系统

N+1直接并联冗余

  • 适合于中大型网络、合欢APP下载数据中心、合欢APP下载大楼集中供电、合欢APP下载工业厂矿等应用场合

  • 由直接并机的N+1台UPS、合欢APP下载电池模块、合欢APP下载配电系统组成

  • 系统N+1冗余,可靠性高于单机UPS

  • 易于扩容,维护便捷

  • 是应用最为广泛的方案

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优点:

完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。

良好的扩容性能(N+1)

避免了“串联”热备份方式的缺点。

缺点:

对设备本身同步锁相技术要求高

对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。

对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节

UPS必须同型号、合欢APP下载同容量。

多台并联时,旁路也需增加“均流电感”

双母线

解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂,投资大,安装调试要求高。

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