最新-UPS01-UPS基礎(chǔ)知識(shí)V102-PPT課件

1、UPS基礎(chǔ)知識(shí)UPS基礎(chǔ)知識(shí)主要內(nèi)容UPS概述UPS 原理UPS分類UPS 術(shù)語及重要參數(shù)UPS 高可靠性的供電方案UPS技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)UPS 基礎(chǔ)培訓(xùn) 一、UPS 概 述一、UPS 概述 什么是UPS 為什么使用UPS UPS的功能UPS Uninterruptible Power System 利用電池化學(xué)能作為后備能量，在市電斷電等電網(wǎng)故障時(shí)，不間斷地為用戶設(shè)備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。用戶設(shè)備蓄電池市電或燃油發(fā)電機(jī)UPS主機(jī)UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)什么是UPS電 源： 利用電能變換技術(shù)將市電或電池第一次電能轉(zhuǎn)換成適合各種用電對(duì)象的二次電能的系統(tǒng)或裝置。電能變換體現(xiàn)：變壓、調(diào)壓、整流、濾波

2、、穩(wěn)定、變換電能變換技術(shù)：線性穩(wěn)壓、相控、變頻、PWM、SPWM、軟開關(guān)PWM、移項(xiàng)諧振、無功補(bǔ)償、功率因素校正等UPS: 一種可以提供兩個(gè)以上供電線路的設(shè)備，當(dāng)主要供電失效時(shí)，可以切換至備份的供電路徑。為您重要的設(shè)備提供靈活且完善 的電源保護(hù) 電源線電源線網(wǎng)線網(wǎng)線通訊線網(wǎng)絡(luò)總線 市電 柴油機(jī) 什么是UPS UPS系統(tǒng)組成 一個(gè)完備的UPS系統(tǒng)，是由UPS主機(jī)、電池、市電（發(fā)電機(jī))、后臺(tái)監(jiān)控或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟/硬件等單元共同組成的。UPS計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)一、UPS概述什么是UPS為什么使用UPSUPS的功能電源中斷-給用戶造成各種經(jīng)濟(jì)損失!1，數(shù)據(jù)丟失，通信中斷，商機(jī)延誤. 直接損失以每

3、分鐘5000-100000元計(jì)2，設(shè)備停運(yùn)，儀表失靈，手術(shù)中斷. 間接經(jīng)濟(jì)損失無法估量為什么需要UPS 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代需要不間斷的電力供應(yīng)為什么用UPS？電網(wǎng)問題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)為什么用UPS？電網(wǎng)問題電網(wǎng)問題引發(fā)原因現(xiàn)象市電斷電停電、空氣開關(guān)跳閘零電壓持續(xù)2個(gè)周波以上電壓浪涌大型設(shè)備關(guān)閉或雷擊引起電壓高于110%額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波波形下陷大型設(shè)備突然啟動(dòng)、電網(wǎng)切換電壓低于80-85%額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波瞬態(tài)尖峰閃電、電子開關(guān)工作，電焊電壓峰值高達(dá)6000V，持續(xù)時(shí)間一般為0.5-5個(gè)周波諧波干擾電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、廣播通信設(shè)備、無線通信設(shè)備、微

4、波設(shè)備頻率漂移小水電，發(fā)電機(jī)電源污染-嚴(yán)重影響信息設(shè)備安全和運(yùn)行效率! 造成莫名其妙“死機(jī)”、網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖、 造成服務(wù)器、計(jì)算機(jī)、路由器、磁盤陣列等設(shè)備硬件損壞諧波污染線間噪聲頻率漂移為什么需要UPS 信息社會(huì)中各行各業(yè)使用的精密設(shè)備隨時(shí)會(huì)受到電源污染的危害電源中斷、電壓波動(dòng)、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)、停止工作等。諧波污染、線間噪聲、頻率漂移 造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下等。為什么用UPS？電網(wǎng)問題對(duì)設(shè)備的危害一、UPS 概述 什么是UPS 為什么使用UPS U

5、PS的功能UPS 基礎(chǔ)培訓(xùn) 二、UPS 原 理1、 不停電功能 解決電網(wǎng)停電問題2、 交流穩(wěn)壓功能 解決網(wǎng)壓劇烈波動(dòng)問題3、 凈化功能 解決電網(wǎng)與電源污染問題4、 管理功能 解決交流動(dòng)力維護(hù)問題UPS的四大功能UPS 電源基本功能二、UPS 原理 常見四種架構(gòu)UPS原理 在線式UPS工作模式 UPS主要模塊功能介紹 常見大型UPS原理架構(gòu)市電負(fù)載逆變器電池組充電器175264V220410V功率等級(jí)0.25-3KVA左右后備式UPS的基本原理（一） - 市電正常時(shí)，它向負(fù)載提供的是抽頭變壓器稍 加穩(wěn)壓處理的“低質(zhì)量”交流電，逆變器不工 作，蓄電池由獨(dú)立的充電器充電。 - 當(dāng)市電超出規(guī)定范圍時(shí)，

6、負(fù)載由繼電器轉(zhuǎn)為電 池逆變供電。后備式UPS的基本原理（二）市電負(fù)載低通濾波器逆變器/充電器降壓繞組升壓繞組電池組175264V150175V264276V功率等級(jí)0.7-20KVA左右互動(dòng)式UPS的基本原理（一） 在線互動(dòng)UPS與后備式比，主要區(qū)別在于：逆變器與充電器合二為一，輸出通過變壓器的抽頭跳變，實(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓?；?dòng)式UPS的基本原理（二）功率等級(jí)10-480KVA左右市電負(fù)載主變換器電池組Delta變換器175264V220410V補(bǔ)償變壓器Dalta 變換UPS的基本原理（一）Dalta 變換UPS的基本原理（二） 市電正常時(shí)，85能量有市電直接提供，15能 量有一個(gè)逆變器提供， 當(dāng)

7、市電異常時(shí)，100能量有電池提供。 無法解決市電上的諧波污染，比如：頻率 異常、浪涌、噪聲等，將直接輸入到重要負(fù)載。ACDCACDCACACACAC3 phaseinput3 phaseoutputMain inverterDelta inverterNeutralNeutralBatteryBattery整流逆變充電器電池組輸入EMI輸出EMI負(fù)載市電維修開關(guān)旁路輸入空開市電輸入空開切換開關(guān)1234功率等級(jí)0.7-1500KVA左右在線式UPS的基本原理（一） 不管電網(wǎng)電壓是否正常，輸出交流電壓都要經(jīng)過逆變器，即逆變器始終處于工作狀態(tài)。在線式UPS的基本原理（二）四種架構(gòu)UPS性能對(duì)比二、U

8、PS 原理 常見四種架構(gòu)UPS原理 在線式UPS工作模式 UPS主要模塊功能介紹 常見大型UPS原理架構(gòu) 在主路市電正常時(shí)，UPS一方面通過整流器、逆變器給負(fù)載在線提供高品質(zhì)交流電源；另一方面通過整流器為電池充電，將能量?jī)?chǔ)存在電池中 ，如圖：市電逆變工作模式： 當(dāng)主路市電掉電或不正常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)無間斷地切換到電池工作模式，由電池逆變出用戶所需的三相四線交流電源向負(fù)載供電。市電恢復(fù)后系統(tǒng)自動(dòng)無間斷地恢復(fù)到正常工作模式 ，如圖：電池逆變工作模式： 旁路工作方式有兩種，一種能自動(dòng)恢復(fù)到正常工作模式；另一種需人工干預(yù)才能回到正常工作模式。在逆變器過載延時(shí)時(shí)間到、逆變器受大負(fù)載沖擊等情況下，系統(tǒng)自動(dòng)無間

9、斷切換到靜態(tài)旁路電源向負(fù)載供電。 在UPS恢復(fù)正常后，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)正常供電方式。 當(dāng)用戶關(guān)機(jī)，或主路市電掉電（或不正常）且電池儲(chǔ)能耗盡，或發(fā)生嚴(yán)重故障等情況下，逆變器關(guān)閉，系統(tǒng)會(huì)停留在旁路工作模式。此后若需恢復(fù)到正常工作模式，則需要用戶重新開機(jī)，如圖：靜態(tài)旁路工作模式： 需要對(duì)UPS電源及電池等進(jìn)行全面檢修或設(shè)備故障需維修時(shí)，可以通過閉合維護(hù)開關(guān)Q3BP，將負(fù)載轉(zhuǎn)向維修旁路直接供電，以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS不停電維護(hù)。維修需要斷開UPS內(nèi)部的主路、旁路輸入電源和電池輸入開關(guān)以及輸出開關(guān)，實(shí)現(xiàn)UPS內(nèi)部不帶電而對(duì)負(fù)載仍然維持供電的維修工作模式，如圖：維修工作模式：二、UPS 原理 常見四種架構(gòu)UPS原理

10、在線式UPS工作模式 UPS主要模塊功能介紹 常見大型UPS原理架構(gòu)整流器（一）：功能將市電AC電源轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的DC電源（直流穩(wěn)壓電源）輸送足夠能量供給逆變器帶負(fù)載和給電池充電。緩啟動(dòng)/功率爬升。主要組成整流橋 中/小容量UPS采用二極管、IGBT、雙向SCR 中/大容量UPS采用SCR 、IGBTDC濾波電容PFC功率因數(shù)校正電路逆變器（一）：功能： 把整流器或電池送來的DC電源變換成電壓穩(wěn)定（額定值1%） ，頻率穩(wěn)定（額定值1-2%，本機(jī)振蕩精度可達(dá)額定值0.05%） ，諧波含量少（THD5%，在峰值因數(shù)為3:1），干凈的再生正弦 波AC電源供給負(fù)載。允許DCV變化范圍：320V-490V

11、。組成： IGBT三相逆變橋 AC輸出濾波電容 輸出變壓器 控制邏輯電路靜態(tài)開關(guān)（一）：功能 在發(fā)生以下情況時(shí)，無中斷地（同步）把負(fù)載電源轉(zhuǎn)接 到旁路電源：UPS輸出端發(fā)生過載、甚至短路、逆變器 故障（包括過溫，超/欠壓） 具有比逆變器更強(qiáng)過載能力（100%可達(dá)200ms）組成 用SCR做成無觸點(diǎn)開關(guān)，在旁路和逆變器側(cè)各有一組。 正因?yàn)闊o觸點(diǎn)，開關(guān)速度快，從而保證轉(zhuǎn)換無中斷， 不會(huì)產(chǎn)生因電弧引起的高頻干擾，影響負(fù)載運(yùn)行。手動(dòng)維修旁路功能：為在不中斷負(fù)載電源情況下，檢修UPS。輔助觸點(diǎn)發(fā)出信號(hào)，禁止逆變器啟動(dòng)。組成：加鎖的手動(dòng)開關(guān)?？刂疲菏謩?dòng)控制、嚴(yán)格按操作步驟，把負(fù)載從逆變器供電轉(zhuǎn)到手動(dòng)維修旁

12、路及恢復(fù)逆變器供電。電池（一）功能：當(dāng)市電中斷或超限時(shí)，供給逆變器能量（DC電源）保證負(fù)載電源不會(huì)中斷。組成：閥控鉛酸電池（VRLA）全密封免維護(hù)電池。電池柜或電池架電池開關(guān)安裝在電池柜內(nèi)或電池房?jī)?nèi)溫度傳感器電池選配 功率算法根據(jù)每2伏單元放電功率計(jì)算電池容量（AH） P*1000*cos W= - N * 6式中：P-UPS容量（VA） W-每2伏單元之提供的功率（W） -UPS效率（一般可取0.9） Cos-UPS輸出功率因數(shù)（一般取0.8） N-一組電池中電池?cái)?shù)量（此處為12V電池） 注：若2V電池則N*1 6V電池則N*3電池選配 功率算法放電終止電壓一般取1.67V根據(jù)客戶要求電池支

13、持時(shí)間查表，決定電池型號(hào)及組數(shù)如查表結(jié)果組數(shù)過多（3），則考慮大容量電池。上述計(jì)算公司是按UPS滿載考慮，可視客戶情況，按80%負(fù)載計(jì)算 （可降低容量或組數(shù)）例：7200/30KVA UPS，客戶要求支持m分鐘計(jì)算W 30*1000*0.8 W= - = 138(W) 0.9*32*6查表：大力神UPS12-225電池（75AH），當(dāng)終止電壓為1.67V時(shí)，30分鐘可以 提供161W功率，故選一組（32只）則可達(dá)到要求。電池選配 電流算法根據(jù)最大放電電流計(jì)算電池容量（AH）最大放電電流 P*1000*cos Imax = - Vend式中：Imax最大放電電流（A） PUPS額定容量（KVA）

14、 cosUPS輸出功率因數(shù)（一般取0.8） UPS效率（一般取0.9） Vend該型號(hào)UPS放電終止電壓（V）電池選配 電流算法查放電曲線確定電池放電率計(jì)算所需電池容量 電池容量（AH）=K*電池最大放電電流*放電時(shí)間 其中，K為調(diào)整系數(shù)，如下表： 例：7200/30KVA UPS 電池支持時(shí)間1小時(shí)的電池容量計(jì)算。 30*1000*0.8 Imax = - =83.33（A） 0.9*32*10從曲線上查得調(diào)整系數(shù)為2 : 電池容量（AH）= 83.33*2*1 =176（AH）200AH 二、UPS 原理 常見四種架構(gòu)UPS原理 在線式UPS工作模式 UPS主要模塊功能介紹 常見大型UPS

15、原理架構(gòu)傳統(tǒng)SCR整流UPS（工頻）優(yōu)點(diǎn)：輸入輸出隔離、電網(wǎng)擾動(dòng)不會(huì)影響負(fù)載、電池直接掛在母線上缺點(diǎn)：體積大，重量大、成本高、輸入諧波電流大、污染電網(wǎng)無隔離三相UPS（高頻機(jī)）優(yōu)點(diǎn)：功率因數(shù)高、諧波電流小、輸入特性好、體積小、重量輕缺點(diǎn)：輸入輸出不隔離、電網(wǎng)的擾動(dòng)對(duì)負(fù)載有影響；不可帶半波 整流非對(duì)稱性負(fù)載 高頻整流UPS（工頻） 優(yōu)點(diǎn)：輸入輸出隔離 、供電質(zhì)量好、輸入特性好、功率因數(shù)0.99、 諧波電流3%、負(fù)載適應(yīng)能力強(qiáng) 缺點(diǎn)：成本高、體積較大、 重量較重UPS 基礎(chǔ)培訓(xùn) 三、UPS 分類按工作原理不同，UPS分為： 離線式（后備式UPS、互動(dòng)式UPS） 在線式UPS 按供電體系不同，UPS

16、分為： 單進(jìn)單出UPS 三進(jìn)單出UPS 三進(jìn)三出UPS按輸出功率不同，UPS分為： 小功率（30kVA）UPS 分類按電池位置不同，UPS分為： 電池內(nèi)置式UPS（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型） 電池外置式UPS（長(zhǎng)延時(shí)機(jī)型）按多機(jī)運(yùn)行方式不同，UPS分為： 串聯(lián)熱備份UPS（用于中小功率機(jī)器） 直接并聯(lián)UPS (用于中大功率） 雙母線并聯(lián)UPS (用于中大功率)UPS 分類UPS 分類按變壓器特點(diǎn)不同，UPS分為： 高頻UPS（高頻機(jī)） 工頻UPS（工頻機(jī)）按輸出波形不同，UPS分為： 方波輸出UPS 階梯波（準(zhǔn)正弦波）UPS 正弦波輸出UPSUPS 基礎(chǔ)培訓(xùn)四、UPS 基本術(shù)語和指標(biāo)UPS 基本術(shù)語 1UPS

17、 基本術(shù)語2主路輸入電源：Input Main Supply靜態(tài)旁路輸入電源：Static Bypass Main Supply維修旁路： Maintenance Bypass隔離開關(guān)： Isolator斷路器：Circuit Breaker整流器：Rectifier 逆變器：Inverter直流母線: DC BusUPS 基本術(shù)語 3后備時(shí)間： Autonomy Time緊急停機(jī)： Emergency Stop逆變不同步：INV Unsynchronized 單個(gè)UPS ： UPS Module冗余并機(jī)： Redundant Parallel增容并機(jī)： Capacity Parallel U

18、PS 基本技術(shù)指標(biāo)1 (以UL33為例）UPS 基本技術(shù)指標(biāo)2 (以UL33為例）UPS 基本技術(shù)指標(biāo)3 (以UL33為例）UPS 基礎(chǔ)培訓(xùn)五、UPS 高可靠性的供電方案適用范圍：中小功率機(jī)型優(yōu)點(diǎn)： 價(jià)格便宜，安裝方式簡(jiǎn)單可靠。缺點(diǎn)： 從機(jī)電池壽命縮短。 對(duì)單機(jī)抗階躍負(fù)載能力要求高。 沒有擴(kuò)容能力。市電負(fù)載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主路從機(jī) 旁路從機(jī)輸出方案一：主從機(jī)串聯(lián)“熱備份”方案適用范圍：大功率機(jī)型優(yōu)點(diǎn)： 多臺(tái)UPS平均分?jǐn)傌?fù)載、可靠性高。缺點(diǎn)： 控制電路復(fù)雜。成本高。形式較多：直接并機(jī)（N+1)、并機(jī)柜方式(并機(jī)旁路柜） 、導(dǎo)航型方式、熱同步方式。市電負(fù)載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主機(jī)從機(jī)從機(jī)輸出并機(jī)邏輯控制方案二：直接并機(jī)型冗余供電并聯(lián)的目的1、可以組成很大容量的交流電源系統(tǒng)；2、可以組成冗余系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的可靠性；3、可以靈活配置系統(tǒng)的容量，便于擴(kuò)容，并降低用戶的初始投資；4、系統(tǒng)具有很好的可維護(hù)性并聯(lián)的基本條件：除并機(jī)系統(tǒng)各單機(jī)