UPS電源基本知識課件

UPSUPS1本章內(nèi)容UPS發(fā)展概述UPS分類、各種UPS方框圖以及主要性能和技術(shù)指標UPS逆變工作原理及主要電路技術(shù)UPS操作UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式UPS日常維護本章內(nèi)容UPS發(fā)展概述2本章重點、難點本章重點UPS分類、各種UPS方框圖以及主要性能和技術(shù)指標UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式本章難點

UPS逆變工作原理及主要電路技術(shù)本章重點、難點本章重點3本章的目的和要求掌握UPS分類、各種UPS方框圖，理解UPS主要性能和技術(shù)指標。掌握UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式。理解UPS操作和UPS日常維護。了解UPS的發(fā)展歷史及趨勢。本章的目的和要求掌握UPS分類、各種UPS方框圖，理解UPS4UPS組成

UPS的內(nèi)容提要1UPS逆變工作原理及主要技術(shù)2

UPS操作

3UPS日常維護

5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式

4討論題6UPS組成UPS的內(nèi)容提要1UPS逆變工作原理及主要技術(shù)25轉(zhuǎn)換開關(guān)精密交流配電柜直流電源直流配電接口通信設(shè)備計算機/服務(wù)器抗瞬態(tài)浪涌抑制器AC低壓配電自動切換解決方案直流不間斷解決方案精密空調(diào)DC蓄電池UPSLANLAN動力環(huán)境集中監(jiān)控解決方案蓄電池機房氣候調(diào)節(jié)解決方案低壓配電系統(tǒng)市電交流備用電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備STS交流不間斷解決方案備用電源解決方案低壓配電解決方案安全防護解決方案轉(zhuǎn)換開關(guān)精密交流配電柜直流電源直流配電接口通信設(shè)備計算機/服67.2.1

UPS發(fā)展概述什么是UPSUPS（UninterruptiblePowerSystem）：交流不間斷電源，是一種利用電池化學能作為后備能量在市電斷電或發(fā)生異常等電網(wǎng)故障時不間斷地為用戶設(shè)備提供交流電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它廣泛的應(yīng)用在銀行、醫(yī)療、郵電、國防、工業(yè)控制、機要機關(guān)等部門。7.2.1UPS發(fā)展概述什么是UPS7目前市電存在的一些問題：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個周期以上。市電中斷的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)備故障等等。電壓浪涌：電壓高于110%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓浪涌。大功率用電設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。電壓波形下陷：但電源電壓低于80-85%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓波形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。目前市電存在的一些問題：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零8高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高壓脈沖峰值電壓可高達6000V，持續(xù)時間一般為0.5～5個周波。諧波干擾：由整流設(shè)備、電動機、繼電器、通信設(shè)備、電焊機等產(chǎn)生的諧波。頻率漂移：頻率漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值附近波動。企業(yè)備用發(fā)電機組和小型水電站輸出的交流電源經(jīng)常會出現(xiàn)頻率漂移的現(xiàn)象。持續(xù)高低壓：電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器或者是電力線路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負荷過大或者是電網(wǎng)負荷過小的原因造成。高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，9對于精密的設(shè)備，如數(shù)據(jù)庫設(shè)備、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，對供電電源要求比較高，假如出現(xiàn)上述問題會造成數(shù)據(jù)丟失、控制混亂甚至系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。而用UPS處理后的電源可以完全隔離上述各種市電對于設(shè)備的干擾。功能：備用電源電力凈化對于精密的設(shè)備，如數(shù)據(jù)庫設(shè)備、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，對供電電10117.2.2UPS組成7.2.2UPS組成121、UPS分類按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三出UPS。按輸出波形的不同分：可分為正弦波、階梯波、方波。按電路結(jié)構(gòu)形式分：有后備式、在線互動式、在線式、Delta變換型UPS。1、UPS分類按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三132、UPS方框圖

現(xiàn)在的UPS電源工業(yè)，可向用戶提供如下幾種類型的UPS電源品種：

（1）后備式UPS

（2）在線互動式UPS

（3）三端式UPS

（4）雙變換在線式UPS

（5）Delta變換型UPS2、UPS方框圖現(xiàn)在的UPS電源工業(yè)，可向用戶提供如下幾14（1）后備式UPS特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部分時間，負載得到的是稍加穩(wěn)壓處理過的“低質(zhì)量”正弦波電源。（1）后備式UPS特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部15（2）在線互動式UPS特點：市電供電正常時，負載得到的是一路穩(wěn)壓精度很差的市電電源；市電不正常時，逆變器/充電器模塊將從原來的充電工作方式轉(zhuǎn)入逆變工作方式。這時由蓄電池提供直流能量，經(jīng)逆變、正弦波脈寬調(diào)制向負載送出穩(wěn)定的正弦波交變電源。（2）在線互動式UPS特點：市電供電正常時，負載得到的是一路16（3）三端式UPS特點：為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，并接電容可與每一個磁路組成LC諧振回路，當達到諧振點時，構(gòu)成飽和電感，使次級工作于飽和區(qū)，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電壓恒定不變，實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。（3）三端式UPS特點：為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞17（4）雙變換在線式UPS特點：克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響，市電中斷時，負載不會發(fā)生電源瞬時中斷。（4）雙變換在線式UPS特點：克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響18（5）Delta變換型UPS

特點：成功地將串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制技術(shù)與脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，共有四條供電通道向用戶的負載供電。（5）Delta變換型UPS特點：成功地將串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制193、主要性能和技術(shù)指標

輸入特性輸出特性保護性能3、主要性能和技術(shù)指標輸入特性20輸入特性（1）輸入電壓范圍指保證UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。在此電壓范圍內(nèi)，逆變器（負載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性減小，這有益于電池使用壽命的延長。目前UPS輸入電壓范圍一般為（－15％～＋10％）Ue之間。（2）頻率輸入范圍指UPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。UPS的輸入頻率范圍一般為50±5%Hz，YD/T1095-2000規(guī)定UPS的輸入頻率范圍為50±4%Hz。輸入特性（1）輸入電壓范圍21輸入特性（3）輸入功率因數(shù)輸入功率因數(shù)高低是衡量是否對電網(wǎng)存在污染的一個重要電性能指標。輸入功率因數(shù)低時，不僅在吸取有功功率的同時，還要吸收無功功率，其結(jié)果增大了系統(tǒng)配電容量，影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。（4）輸入電流諧波因為可控硅的關(guān)斷和開通，UPS的輸入電流中含有豐富的諧波成分，它形成輸入的無功功率，是造成UPS輸入功率因數(shù)低的一個重要因素。因此在電路設(shè)計時，有的UPS加入了PFC電路。輸入特性（3）輸入功率因數(shù)22輸入特性（5）輸入頻率范圍指UPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。UPS輸出電壓對輸入電壓的跟蹤主要是為了保證UPS在必須時能夠順利地進行旁路切換，避免由于輸入輸出電壓相差過大引起逆變器模塊電源和交流旁路電源間出現(xiàn)很大的環(huán)流而損害。（6）頻率跟蹤速率指UPS在一秒鐘內(nèi)能夠完成的輸出頻率變化范圍。頻率跟蹤速度可以表征UPS對輸入頻率變化的適應(yīng)能力，特別是在柴油發(fā)電機供電的時候，由于柴油發(fā)電機的頻率穩(wěn)定度不是很好，如果UPS的頻率跟蹤速率過低，UPS就會出現(xiàn)頻率不同步告警，控制電路就會禁止UPS進行旁路切換。輸入特性（5）輸入頻率范圍23輸出特性（1）輸出電壓波形失真度指UPS輸出波形中諧波分量所占的比率。常見的波形失真有：削頂、毛刺、畸變等。失真度越小，對負載可能造成的干擾或破壞就越小。（2）輸出電壓穩(wěn)壓精度指市電—逆變供電時，當輸入電壓在設(shè)計范圍內(nèi)，負載在滿負荷內(nèi)100%變化時，輸出電壓的變化量與額定值的百分比。輸出電壓穩(wěn)定程度越高，UPS輸出電壓的波動范圍越小，也就是電壓精度越高。（3）輸出功率因數(shù)指UPS輸出端的功率因數(shù)，表示帶非線性負載能力的強弱。負載功率因數(shù)低時，所吸收的無功功率就大，將增加UPS的損耗，影響可靠性。輸出特性（1）輸出電壓波形失真度24輸出特性（4）輸出電流峰值因數(shù)指UPS輸出所能達到的峰值電流與平均電流之比。一般峰值因數(shù)越高，UPS所能承受的負載沖擊電流越大。（5）三相不平衡能力對于三進三出的UPS來說，若出現(xiàn)三相的每一相電流不一致，就會造成輸出電壓的不平衡。具有100%負載不平衡能力的UPS，表示該UPS允許一相輸出帶滿載，而其他兩相空載。（6）UPS輸出效率指UPS的輸出有功功率與輸入有功功率之比。UPS的輸出效率越高，表示內(nèi)部損耗越小，反之則表示UPS本身功耗大，增大機房的空調(diào)負荷。此外輸出效率低有可能使電池供電時間變短。輸出特性（4）輸出電流峰值因數(shù)25保護性能（1）輸入保護特性指交流輸入過壓/欠壓保護，輸入頻率過高／過低保護等。當輸入電壓失真度過大，UPS會進入輸入保護模式。對于三相輸入的UPS，還有輸入錯相保護、缺相保護等。（2）輸出過壓／欠壓保護特性指當UPS逆變單元出現(xiàn)故障時，UPS的輸出電壓超出允許的范圍而產(chǎn)生的保護動作。（3）輸出過載／短路保護指當UPS輸出回路中出現(xiàn)短路故障或長時間出現(xiàn)過載現(xiàn)象，為了保護UPS的自身安全，通過控制電路將UPS切換到旁路工作模式的保護動作。保護性能（1）輸入保護特性26保護性能（4）電池低壓保護電池容量的大小直接決定UPS在交流停電時能夠保證不間斷輸出的時間長短，因此電池適時的發(fā)出電池低壓告警可以使維護人員能夠了解當前電池的剩余容量和后備保障時間，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。一旦電池電壓達到保護值，為保護電池免于過放電造成的永久損傷，UPS就會關(guān)閉輸出。（5）UPS的其他保護性能UPS為了保證自身系統(tǒng)的安全工作，另有許多的故障監(jiān)測點和相應(yīng)的告警信息，如器件高溫告警、風扇故障告警、熔絲熔斷告警、整流模塊故障告警、逆變模塊故障告警等。保護性能（4）電池低壓保護277.2.3UPS逆變工作原理及主要技術(shù)1、逆變電路2、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路7.2.3UPS逆變工作原理及主要技術(shù)1、逆變電路www.281、逆變電路逆變器（逆變電路）是開關(guān)電源和UPS的核心裝置。逆變電路普通的原理結(jié)構(gòu)

（1）單相逆變電路

（2）正弦波逆變電路1、逆變電路逆變器（逆變電路）是開關(guān)電源和UPS的核心裝置。29（1）單相逆變電路有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型UPS系統(tǒng)。下面介紹脈寬調(diào)制型全橋逆變器。（1）單相逆變電路有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型30全橋式逆變電路

全橋式逆變電路31全橋式逆變電路工作原理功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，VT1、VT4和VT2、VT3在分別獲得激勵信號后，進入輪流導通或截止狀態(tài)。從而在變壓器初級和次級分別產(chǎn)生交流電壓u1和u2。經(jīng)過L、C濾波電路的作用使負載取得正弦電壓。逆變電路輸出電壓中除了基波外還含有一定的諧波成分，若要得到正弦輸出電壓，在次級輸出電路中，必須設(shè)置濾波器。全橋式逆變電路工作原理功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，32

UPS交流濾波器的性能

使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含量降到指標允許的范圍內(nèi)；在三相條件下使輸出電壓不平衡度符合規(guī)定范圍；使負載變化引起的輸出電壓波動小，且滿足動態(tài)指標，同時要重量輕，體積小。UPS交流濾波器的性能使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含33（2）正弦波逆變電路大多數(shù)情況，我們希望UPS輸出50HZ正弦交流電，所以要求其逆變電路為正弦波逆變電路。逆變電路實現(xiàn)輸出為正弦的方法很多，主要有以下三種：

①階梯波逆變器②多脈沖調(diào)制逆變器

③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器（2）正弦波逆變電路大多數(shù)情況，我們希望UPS輸出50HZ正34①階梯波逆變器由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位的矩形波疊加的方式得到一個近似正弦波的階梯波，階梯越多，其所含正弦分量就越多。

①階梯波逆變器由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位35矩形波疊加組成階梯波示意圖矩形波疊加組成階梯波示意圖36②多脈沖調(diào)制逆變器

基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效正弦波。具體方法是將正弦波沿橫軸分割為若干等分，每一個等分包含的正弦面積用一個相同面積的矩形波來代替，這些矩形波組成的半個周期波形便與半個周期正弦波等效。②多脈沖調(diào)制逆變器基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效37半周期內(nèi)矩形波所組成的波形與等效的正弦波示意圖

半周期內(nèi)矩形波所組成的波形與等效的正弦波示意圖www.zp38③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器這種方法是通過頻率較高的等幅三角波（載波）與可調(diào)幅度的50Hz的正弦波組合，產(chǎn)生與正弦波等效的而脈沖寬度不等的矩形波，稱為正弦調(diào)制。③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器這種方法是通過頻率較高的等39正弦調(diào)制法與三角波的合成波正弦調(diào)制法與三角波的合成波401、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路

（1）靜態(tài)開關(guān)

（2）鎖相電路1、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路（1）靜態(tài)開關(guān)www.zpt41（1）靜態(tài)開關(guān)為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點拉弧打火等現(xiàn)象，在大功率UPS供電系統(tǒng)及切換過程中，采用靜態(tài)開關(guān)作為切換元件。UPS供電系統(tǒng)中常用的兩種連接方式，即轉(zhuǎn)換型和并機型。目前單機型的UPS靜態(tài)開關(guān)一般采用轉(zhuǎn)換型，而可并機UPS的靜態(tài)開關(guān)有的采用并機型。（1）靜態(tài)開關(guān)為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點42轉(zhuǎn)換型連接方式轉(zhuǎn)換型連接方式43基本工作原理在圖(a)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路用靜態(tài)開關(guān)作為切換器件。在由交流旁路供電切換為逆變器供電時，先吸合繼電器然后封鎖晶閘管的觸發(fā)信號，此時由交流旁路和逆變器并聯(lián)向負載供電，當晶閘管支路電流為0時，晶閘管關(guān)斷而斷開市電供電電路；當由逆變器供電切換為交流旁路供電時，在發(fā)出繼電器關(guān)斷信號的同時，觸發(fā)晶閘管導通，由于晶閘管導通時間為μs級，而繼電器釋放時間較長，因此也存在同時供電的情況?；竟ぷ髟碓趫D(a)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路44并機型連接方式并機型連接方式45基本工作原理在圖(b)中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為切換開關(guān)。當執(zhí)行切換時，封鎖脈沖并檢測流過靜態(tài)開關(guān)的電流，當電流為零時觸發(fā)另一靜態(tài)開關(guān)的晶閘管，實行二者的轉(zhuǎn)換。在采用并聯(lián)供電的系統(tǒng)中，當電壓處于正半周或負半周時，同時觸發(fā)處于正向陽極電壓的兩個晶閘管使之導通，由于晶閘管電流為零時關(guān)斷使反向并聯(lián)的兩只晶閘管切換導通，使之并聯(lián)負載供電?；竟ぷ髟碓趫D(b)中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為46保證同步切換的方法①直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切換時的一個控制信號。②檢測兩電源的電壓差，以此間接反映出相位差，產(chǎn)生切換控制信號。

③為防止切換時感性負載中出現(xiàn)浪涌而損壞元件，可通過檢測主用電源在穩(wěn)態(tài)電流過零時接通旁路電源，以實現(xiàn)安全切換。保證同步切換的方法①直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切47（2)鎖相電路鎖相電路由三個基本部件：鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器組成。用于檢測兩個交流電源的相位差并將它變成一個電壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與交流電源的同步運行。（2)鎖相電路鎖相電路由三個基本部件：鑒相器、低通濾波器和壓48鎖相電路基本原理圖鎖相電路基本原理圖497.2.4UPS操作在線式UPS是通信用較多見的，可處于下列三種運行方式之一：正常運行--所有相關(guān)電源開關(guān)閉合，UPS帶載。維護旁路--UPS關(guān)斷，負載通過維護旁路開關(guān)，連接到旁路電源。關(guān)斷--所有電源開關(guān)斷開，負載斷電。本節(jié)介紹在上述三種運行方式之間互相切換，復(fù)位及關(guān)斷逆變器的操作。7.2.4UPS操作在線式UPS是通信用較多見的，可處于下50在線式UPS各操作開關(guān)示意圖隔離輸入整流器逆變器輸出變壓器靜態(tài)開關(guān)主路輸入旁路輸入維修旁路開關(guān)Q3旁路開關(guān)Q2Q1輸出開關(guān)Q4輸出蓄電池在線式UPS各操作開關(guān)示意圖隔離整流器逆變器輸出靜態(tài)主路輸511、UPS開機加載步驟此步驟用于UPS開機加載，假設(shè)UPS安裝調(diào)試完畢，市電已輸入UPS。

①合靜態(tài)旁路開關(guān)Q2

②合整流器輸入開關(guān)Q1

③合UPS輸出電源開關(guān)Q4

④手動合電池開關(guān)1、UPS開機加載步驟此步驟用于UPS開機加載，假設(shè)UPS安522、UPS從正常運行到維護旁路的步驟負載從UPS逆變器切換到維修旁路，這在UPS需要維護時有用。負載由逆變器切換到靜態(tài)旁路的操作過程如下：

①關(guān)斷UPS逆變器，負載切換到靜態(tài)旁路。通常在主菜單上可以操作關(guān)斷UPS逆變器。

②取下Q3手柄上的鎖，并扳動Q3內(nèi)的鎖定桿，然后閉合維護旁路開關(guān)Q3，斷開整流器電源輸入開頭Q1，UPS電源輸出開關(guān)Q4，靜態(tài)旁路開關(guān)Q2和電池開關(guān)，UPS已關(guān)閉，但市電通過維護路向負載供電。2、UPS從正常運行到維護旁路的步驟負載從UPS逆變器切換到533、UPS在維護旁路下的開機步驟

包括如何啟動UPS，并把負載從維護旁路切換到逆變器。

①閉合UPS輸出開關(guān)Q4和靜態(tài)旁路開關(guān)Q2。

②閉合整流器輸入電源開關(guān)Q1，整流器啟動，并穩(wěn)定在浮充電壓，浮充電壓是否正常。

③閉合電池開關(guān)。

④斷開維護旁路開關(guān)Q3，并上鎖。3、UPS在維護旁路下的開機步驟

包括如何啟動UPS，并把負544、UPS關(guān)機步驟

①斷開電池開關(guān)和整流器輸入電源開關(guān)Q1

②斷開UPS輸出開關(guān)Q4和旁路電源開關(guān)Q2。

③若要UPS與市電隔離，則應(yīng)斷開市電向UPS的配電開關(guān)，使直流母線電壓放電。

4、UPS關(guān)機步驟①斷開電池開關(guān)和整流器輸入電源開關(guān)555、UPS的復(fù)位當因某種故障使用了EPO（緊急關(guān)機），待故障清除后，要使UPS恢復(fù)正常工作狀態(tài)，需要復(fù)位操作，或在系統(tǒng)調(diào)試時，選擇手動方式從旁路切換到逆變器，UPS由于逆變器過溫、過載、直流母線過壓而關(guān)閉，當故障清除后，需要采用復(fù)位操作，才能把UPS從旁路切換到逆變器帶載。操作復(fù)位按鈕使得整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)重新正常運行。若是EPO后的復(fù)位，則還需用手動合電池開關(guān)。5、UPS的復(fù)位當因某種故障使用了EPO（緊急關(guān)機），待故障56 UPS操作實例UPS的運行模式正常工作模式（NORMALMODE）旁路模式（BYPASSMODE）電池工作模式（BATTERYMODE）緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式（EMERGENCYTRANSFERMODE）維修旁路模式（MaintenanceBYPASSMODE） UPS操作實例UPS的運行模式57正常模式NORMALMODE正常模式58STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN59STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN60STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN61STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN62STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN63旁路模式BYPASSMODE旁路模式64STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN65STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN66STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN67電池工作模式BATTERYMODE電池工作模式68STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN69STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN70STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN71緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式EMERGENCYTRANSFERMODE緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式72STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN73STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN74STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN75STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN76維修旁路模式MaintenanceBYPASSMODE維修旁路模式77STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHMaintainBYPASSMODESTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN787.2.5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式

并機包含兩層含義冗余：增加可靠性。并聯(lián)：增容。根據(jù)冗余式配置方案，有主機—從機型“熱備份”UPS供電方式；直接并機冗余UPS供電方式；雙總線冗余供電方式。

7.2.5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式并機包含兩層含義w791、主機—從機型“熱備份”UPS供電方式這是緣于UPS電源的鎖相同步控制技術(shù)還未完善到足以保證多臺UPS的逆變器電源總是處于同相、同頻的跟蹤技術(shù)下常采用的方案。圖（a）中，UPS-2中的逆變器電源2一直處于空載狀態(tài)，只有當UPS-1故障時，UPS-2才承擔供電業(yè)務(wù)。此方式的缺陷在于UPS-2長期處于空載狀態(tài)，其電池壽命會縮短、容量會下降，且UPS-2得具有階躍性負載承載能力，無擴容能力。為提高性價比，可采用圖（b）形式。UPS-1、UPS-2作主機使用，而UPS-3作為二者的從機。1、主機—從機型“熱備份”UPS供電方式這是緣于UPS電源的80由兩臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)由兩臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)www.zpt81由三臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)由三臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)www.zpt822、直接并機冗余供電方式為克服主機—從機型熱備份供電系統(tǒng)的弱點，隨著UPS控制技術(shù)的進步，具有相同額定輸出功率的UPS可直接并聯(lián)而形成冗余供電系統(tǒng)。為保證高質(zhì)量的并機系統(tǒng)，各電源間必須保持同頻、同相、且各機均流。2、直接并機冗余供電方式為克服主機—從機型熱備份供電系統(tǒng)的83n+1型并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)應(yīng)有的控制功能

（1）鎖相同步調(diào)節(jié)功能使相位差盡可能趨于零，以防止并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)環(huán)流。（2）均流調(diào)節(jié)保持多臺UPS電流輸出的均衡度。（3）選擇性脫機跳閘功能應(yīng)正確判斷出那臺UPS單機出現(xiàn)故障，并進行自動操作。（4）非冗余工作狀況報警若系統(tǒng)處于非冗余狀況，應(yīng)發(fā)出告警，及時排除故障，恢復(fù)冗余供電狀態(tài)。（5）環(huán)流監(jiān)控n+1型并聯(lián)冗余供電系統(tǒng)應(yīng)有的控制功能（1）鎖相同步調(diào)節(jié)功84直接并機方案的類型

（1）簡單的直接并機方案各臺UPS只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)節(jié)，因此易發(fā)生故障。

（2）主動式直接并機方案各臺UPS只實行與市電的跟蹤同步，相互間對相位、電壓不進行調(diào)整。有“1+1”型直接并機方案和“導航型”UPS直接并機方案。

（3）“熱同步”并機技術(shù)當兩臺UPS在執(zhí)行并機操作時，無需捕捉相互的實時參數(shù)，而達到互鎖及均流的目的。

（4）采用“并機柜”的并機方案用一個專門的“并機柜”來代替原分散交流旁路供電通道，解決了各個分散的交流旁路上的“靜態(tài)開關(guān)”的不均流帶載問題。直接并機方案的類型（1）簡單的直接并機方案www.zptc85（1）“1+1”型直接并機方案（1）“1+1”型直接并機方案86（2）“導航型”UPS直接并機方案（2）“導航型”UPS直接并機方案87（3）“熱同步”并機技術(shù)（3）“熱同步”并機技術(shù)88（4）采用“并機柜”的并機方案（4）采用“并機柜”的并機方案893、雙總線冗余供電方式由于在UPS供電系統(tǒng)中，輸出端與負載間配有配電柜、斷路器等，若碰到檢修或產(chǎn)生故障等，以上的幾種配置形式將引起負載停電，也即系統(tǒng)的故障率雖然降低了，但可維護性問題并沒有徹底解決。采用雙總線冗余配置方案，可很好解決這個問題。配有兩套靜態(tài)開關(guān)STS1、STS2，構(gòu)成一套能自動執(zhí)行安全可靠的具有零切換時間的系統(tǒng)。3、雙總線冗余供電方式由于在UPS供電系統(tǒng)中，輸出端與負載間90雙總線冗余供電方式雙總線冗余供電方式917.2.6UPS日常維護UPS周期維護內(nèi)容較少，只需要保證環(huán)境條件和清潔。檢查和預(yù)防的目的是使機器保持最佳的性能并預(yù)防將小問題轉(zhuǎn)變成大故障。按維護的周期可分為：日檢、周檢、年檢。7.2.6UPS日常維護UPS周期維護內(nèi)容較少，只需要保證92日常巡檢（1）告警監(jiān)視與處理：值機人員在UPS設(shè)備安裝現(xiàn)場觀察UPS的控制面板上是否存在告警信息，防止監(jiān)控告警沒有及時上傳到動力監(jiān)控系統(tǒng)而造成事故隱患。一旦發(fā)現(xiàn)告警，立即根據(jù)告警的內(nèi)容做出相應(yīng)的處理，并在值班日記上詳細故障事件和相應(yīng)的處理措施、處理結(jié)果。（2）交流停電倒換：如果出現(xiàn)交流輸入停電，值機人員需及時啟動應(yīng)急電源并嚴格按照操作規(guī)程，將UPS的交流輸入切換到應(yīng)急電源上或第二路市電電源。（3）運行參數(shù)記錄與分析：按照省公司下發(fā)的機房電源巡檢記錄表中關(guān)于UPS的相關(guān)內(nèi)容要求，按實抄寫UPS的輸入/輸出電壓、輸出電流、負載比率等內(nèi)容。并將本次抄寫的數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進行對比分析，如果出現(xiàn)負載突變現(xiàn)象，需要仔細追查負載突變的原因。（4）運行狀況檢查：UPS設(shè)備運行狀態(tài)查詢可以在操作顯示面板上完成，可以查詢的狀態(tài)參數(shù)包括主路輸入電壓/電流，輸出電壓/電流，頻率，電池狀態(tài)，電池電壓/電流，告警歷史記錄等。查詢方法請參看UPS產(chǎn)品用戶手冊。（5）檢查UPS的出風口溫度、檢查UPS室的空調(diào)是否正常、室內(nèi)溫度是否滿足要求。檢查整流模塊、逆變模塊、風扇、變壓器、濾波器有無異常聲音。日常巡檢（1）告警監(jiān)視與處理：值機人員在UPS設(shè)備安裝現(xiàn)場觀93月度維護項目要求檢查系統(tǒng)告警功能模擬系統(tǒng)簡單故障，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出相應(yīng)告警檢查系統(tǒng)顯示功能將系統(tǒng)主機顯示的電壓、電流值與儀表的實際測量值進行比對，顯示誤差應(yīng)分別小于0.2V和0.5A檢查系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)所有參數(shù)設(shè)置正常，無漂移現(xiàn)象檢查系統(tǒng)接地保護工作接地、保護接地的全部連接端連接緊密、無松動。檢查熔絲、開關(guān)和結(jié)點溫升用紅外點溫儀測量表面溫度，要求溫升<50℃檢查散熱風扇是否正常風扇運轉(zhuǎn)正常、無卡滯，濾網(wǎng)無積灰清潔/更換系統(tǒng)濾網(wǎng)按需進行檢查電池連接條和交流電纜連接情況連接緊固，無松動、老化、腐蝕現(xiàn)象，電池充放電時連接條無明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。檢測單體電池端電壓和極柱溫度單體電池端電壓差<100mv×n節(jié)殼體無變形、開裂，無漏液痕跡檢查電池外觀清潔系統(tǒng)內(nèi)外部衛(wèi)生系統(tǒng)內(nèi)外部清潔，無明顯積灰月度維護項目要求檢查系統(tǒng)告警功能模擬系統(tǒng)簡單故障，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出94季度檢測項目要求檢查設(shè)備內(nèi)部連接和布線插件和電纜連接、固定良好，無擠壓變形、發(fā)熱和老化檢查系統(tǒng)電容運行狀況有無溫升過高、漏液、膨脹變形等現(xiàn)象檢查系統(tǒng)變壓器運行狀況（溫升）紅外測溫儀測量變壓器鐵芯溫升清除設(shè)備內(nèi)部積灰變壓器、開關(guān)、接觸器內(nèi)部無積灰檢測設(shè)備內(nèi)部開關(guān)、接觸器、線纜連接點溫升紅外點溫儀測量溫升，分析判斷接觸是否良好，要求溫升＜40度季度檢測項目要求檢查設(shè)備內(nèi)部連接和布線插件和電纜連接、固定良95年度檢測在UPS系統(tǒng)竣工驗收時需要對蓄電池進行全容量的放電測試。UPS投運后，在前兩年進行30%的核對性容量試驗，從第3年開始每年一次進行全容量的放電試驗。年度檢測在UPS系統(tǒng)竣工驗收時需要對蓄電池進行全容量的放電測96巡檢有條件的分公司，建議安排年度或半年度的UPS巡檢計劃春季巡檢：為了保障設(shè)備在潮濕的雨季和雷季中的運行安全，對設(shè)備接地系統(tǒng)狀況、耐壓參數(shù)與防雷部件等作檢查。秋季巡檢：為了保證設(shè)備在干燥的冬季特別是春節(jié)期間保持良好的運行狀態(tài)，對設(shè)備的性能指標、負荷能力、電池容量、供電安全、機房安全等作檢查。不論是春季還是秋季巡檢都需要檢查的項目包括：機房溫度、濕度、設(shè)備防塵、電線電纜狀況、連接點狀態(tài)等。巡檢報告應(yīng)該包括：數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析、問題說明、對策建議等。巡檢有條件的分公司，建議安排年度或半年度的UPS巡檢計劃ww97討論題（1）1、為什么通信電源系統(tǒng)中UPS的作用和地位越來越重要，結(jié)合實際談?wù)勀愕倪@個觀點的看法。2、比較后備式、在線互動式和在線式UPS在工作方式上的不同，說明各自的優(yōu)缺點。3、Delta變換型UPS共有哪四條供電通道向負載供電？4、為什么說UPS的輸出功率因數(shù)表示其帶非線性負載能力的強弱？5、說明正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器的工作原理。討論題（1）1、為什么通信電源系統(tǒng)中UPS的作用和地位越來越98討論題（2）6、鎖相電路的作用是什么？7、靜態(tài)開關(guān)的作用是什么？8、請描述UPS開機加載步驟以及UPS從正常運行到維護旁路的步驟。9、UPS并機工作的目的是什么？10、畫一個“1+1”型直接并機方案圖。11、UPS設(shè)備工作時對環(huán)境有哪些要求？為什么？討論題（2）6、鎖相電路的作用是什么？99ThankYou!浙江省郵電職業(yè)技術(shù)學院求是立德尚學精業(yè)

ThankYou!浙江省郵電職業(yè)技術(shù)學院www.zptc100UPSUPS101本章內(nèi)容UPS發(fā)展概述UPS分類、各種UPS方框圖以及主要性能和技術(shù)指標UPS逆變工作原理及主要電路技術(shù)UPS操作UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式UPS日常維護本章內(nèi)容UPS發(fā)展概述102本章重點、難點本章重點UPS分類、各種UPS方框圖以及主要性能和技術(shù)指標UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式本章難點

UPS逆變工作原理及主要電路技術(shù)本章重點、難點本章重點103本章的目的和要求掌握UPS分類、各種UPS方框圖，理解UPS主要性能和技術(shù)指標。掌握UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式。理解UPS操作和UPS日常維護。了解UPS的發(fā)展歷史及趨勢。本章的目的和要求掌握UPS分類、各種UPS方框圖，理解UPS104UPS組成

UPS的內(nèi)容提要1UPS逆變工作原理及主要技術(shù)2

UPS操作

3UPS日常維護

5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式

4討論題6UPS組成UPS的內(nèi)容提要1UPS逆變工作原理及主要技術(shù)2105轉(zhuǎn)換開關(guān)精密交流配電柜直流電源直流配電接口通信設(shè)備計算機/服務(wù)器抗瞬態(tài)浪涌抑制器AC低壓配電自動切換解決方案直流不間斷解決方案精密空調(diào)DC蓄電池UPSLANLAN動力環(huán)境集中監(jiān)控解決方案蓄電池機房氣候調(diào)節(jié)解決方案低壓配電系統(tǒng)市電交流備用電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)備STS交流不間斷解決方案備用電源解決方案低壓配電解決方案安全防護解決方案轉(zhuǎn)換開關(guān)精密交流配電柜直流電源直流配電接口通信設(shè)備計算機/服1067.2.1

UPS發(fā)展概述什么是UPSUPS（UninterruptiblePowerSystem）：交流不間斷電源，是一種利用電池化學能作為后備能量在市電斷電或發(fā)生異常等電網(wǎng)故障時不間斷地為用戶設(shè)備提供交流電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。它廣泛的應(yīng)用在銀行、醫(yī)療、郵電、國防、工業(yè)控制、機要機關(guān)等部門。7.2.1UPS發(fā)展概述什么是UPS107目前市電存在的一些問題：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個周期以上。市電中斷的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)備故障等等。電壓浪涌：電壓高于110%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓浪涌。大功率用電設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。電壓波形下陷：但電源電壓低于80-85%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓波形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。目前市電存在的一些問題：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零108高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高壓脈沖峰值電壓可高達6000V，持續(xù)時間一般為0.5～5個周波。諧波干擾：由整流設(shè)備、電動機、繼電器、通信設(shè)備、電焊機等產(chǎn)生的諧波。頻率漂移：頻率漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值附近波動。企業(yè)備用發(fā)電機組和小型水電站輸出的交流電源經(jīng)常會出現(xiàn)頻率漂移的現(xiàn)象。持續(xù)高低壓：電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器或者是電力線路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負荷過大或者是電網(wǎng)負荷過小的原因造成。高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，109對于精密的設(shè)備，如數(shù)據(jù)庫設(shè)備、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，對供電電源要求比較高，假如出現(xiàn)上述問題會造成數(shù)據(jù)丟失、控制混亂甚至系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象。而用UPS處理后的電源可以完全隔離上述各種市電對于設(shè)備的干擾。功能：備用電源電力凈化對于精密的設(shè)備，如數(shù)據(jù)庫設(shè)備、通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等，對供電電1101117.2.2UPS組成7.2.2UPS組成1121、UPS分類按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三出UPS。按輸出波形的不同分：可分為正弦波、階梯波、方波。按電路結(jié)構(gòu)形式分：有后備式、在線互動式、在線式、Delta變換型UPS。1、UPS分類按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三1132、UPS方框圖

現(xiàn)在的UPS電源工業(yè)，可向用戶提供如下幾種類型的UPS電源品種：

（1）后備式UPS

（2）在線互動式UPS

（3）三端式UPS

（4）雙變換在線式UPS

（5）Delta變換型UPS2、UPS方框圖現(xiàn)在的UPS電源工業(yè)，可向用戶提供如下幾114（1）后備式UPS特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部分時間，負載得到的是稍加穩(wěn)壓處理過的“低質(zhì)量”正弦波電源。（1）后備式UPS特點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、噪聲低，但絕大部115（2）在線互動式UPS特點：市電供電正常時，負載得到的是一路穩(wěn)壓精度很差的市電電源；市電不正常時，逆變器/充電器模塊將從原來的充電工作方式轉(zhuǎn)入逆變工作方式。這時由蓄電池提供直流能量，經(jīng)逆變、正弦波脈寬調(diào)制向負載送出穩(wěn)定的正弦波交變電源。（2）在線互動式UPS特點：市電供電正常時，負載得到的是一路116（3）三端式UPS特點：為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞組都有一個磁分路，并接電容可與每一個磁路組成LC諧振回路，當達到諧振點時，構(gòu)成飽和電感，使次級工作于飽和區(qū)，若初級輸入電壓變化時，次級輸出電壓恒定不變，實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。（3）三端式UPS特點：為雙磁分路結(jié)構(gòu)，每個初級繞組和次級繞117（4）雙變換在線式UPS特點：克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響，市電中斷時，負載不會發(fā)生電源瞬時中斷。（4）雙變換在線式UPS特點：克服了市電質(zhì)量差對其性能的影響118（5）Delta變換型UPS

特點：成功地將串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制技術(shù)與脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，共有四條供電通道向用戶的負載供電。（5）Delta變換型UPS特點：成功地將串聯(lián)交流穩(wěn)壓控制1193、主要性能和技術(shù)指標

輸入特性輸出特性保護性能3、主要性能和技術(shù)指標輸入特性120輸入特性（1）輸入電壓范圍指保證UPS不轉(zhuǎn)入電池逆變供電的市電電壓范圍。在此電壓范圍內(nèi)，逆變器（負載）電流由市電提供，而不是電池提供。輸入電壓范圍越寬，UPS電池放電的可能性減小，這有益于電池使用壽命的延長。目前UPS輸入電壓范圍一般為（－15％～＋10％）Ue之間。（2）頻率輸入范圍指UPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。UPS的輸入頻率范圍一般為50±5%Hz，YD/T1095-2000規(guī)定UPS的輸入頻率范圍為50±4%Hz。輸入特性（1）輸入電壓范圍121輸入特性（3）輸入功率因數(shù)輸入功率因數(shù)高低是衡量是否對電網(wǎng)存在污染的一個重要電性能指標。輸入功率因數(shù)低時，不僅在吸取有功功率的同時，還要吸收無功功率，其結(jié)果增大了系統(tǒng)配電容量，影響系統(tǒng)供電質(zhì)量。（4）輸入電流諧波因為可控硅的關(guān)斷和開通，UPS的輸入電流中含有豐富的諧波成分，它形成輸入的無功功率，是造成UPS輸入功率因數(shù)低的一個重要因素。因此在電路設(shè)計時，有的UPS加入了PFC電路。輸入特性（3）輸入功率因數(shù)122輸入特性（5）輸入頻率范圍指UPS能自動跟蹤市電、保持輸出電壓與輸入電壓同步的頻率范圍。UPS輸出電壓對輸入電壓的跟蹤主要是為了保證UPS在必須時能夠順利地進行旁路切換，避免由于輸入輸出電壓相差過大引起逆變器模塊電源和交流旁路電源間出現(xiàn)很大的環(huán)流而損害。（6）頻率跟蹤速率指UPS在一秒鐘內(nèi)能夠完成的輸出頻率變化范圍。頻率跟蹤速度可以表征UPS對輸入頻率變化的適應(yīng)能力，特別是在柴油發(fā)電機供電的時候，由于柴油發(fā)電機的頻率穩(wěn)定度不是很好，如果UPS的頻率跟蹤速率過低，UPS就會出現(xiàn)頻率不同步告警，控制電路就會禁止UPS進行旁路切換。輸入特性（5）輸入頻率范圍123輸出特性（1）輸出電壓波形失真度指UPS輸出波形中諧波分量所占的比率。常見的波形失真有：削頂、毛刺、畸變等。失真度越小，對負載可能造成的干擾或破壞就越小。（2）輸出電壓穩(wěn)壓精度指市電—逆變供電時，當輸入電壓在設(shè)計范圍內(nèi)，負載在滿負荷內(nèi)100%變化時，輸出電壓的變化量與額定值的百分比。輸出電壓穩(wěn)定程度越高，UPS輸出電壓的波動范圍越小，也就是電壓精度越高。（3）輸出功率因數(shù)指UPS輸出端的功率因數(shù)，表示帶非線性負載能力的強弱。負載功率因數(shù)低時，所吸收的無功功率就大，將增加UPS的損耗，影響可靠性。輸出特性（1）輸出電壓波形失真度124輸出特性（4）輸出電流峰值因數(shù)指UPS輸出所能達到的峰值電流與平均電流之比。一般峰值因數(shù)越高，UPS所能承受的負載沖擊電流越大。（5）三相不平衡能力對于三進三出的UPS來說，若出現(xiàn)三相的每一相電流不一致，就會造成輸出電壓的不平衡。具有100%負載不平衡能力的UPS，表示該UPS允許一相輸出帶滿載，而其他兩相空載。（6）UPS輸出效率指UPS的輸出有功功率與輸入有功功率之比。UPS的輸出效率越高，表示內(nèi)部損耗越小，反之則表示UPS本身功耗大，增大機房的空調(diào)負荷。此外輸出效率低有可能使電池供電時間變短。輸出特性（4）輸出電流峰值因數(shù)125保護性能（1）輸入保護特性指交流輸入過壓/欠壓保護，輸入頻率過高／過低保護等。當輸入電壓失真度過大，UPS會進入輸入保護模式。對于三相輸入的UPS，還有輸入錯相保護、缺相保護等。（2）輸出過壓／欠壓保護特性指當UPS逆變單元出現(xiàn)故障時，UPS的輸出電壓超出允許的范圍而產(chǎn)生的保護動作。（3）輸出過載／短路保護指當UPS輸出回路中出現(xiàn)短路故障或長時間出現(xiàn)過載現(xiàn)象，為了保護UPS的自身安全，通過控制電路將UPS切換到旁路工作模式的保護動作。保護性能（1）輸入保護特性126保護性能（4）電池低壓保護電池容量的大小直接決定UPS在交流停電時能夠保證不間斷輸出的時間長短，因此電池適時的發(fā)出電池低壓告警可以使維護人員能夠了解當前電池的剩余容量和后備保障時間，采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。一旦電池電壓達到保護值，為保護電池免于過放電造成的永久損傷，UPS就會關(guān)閉輸出。（5）UPS的其他保護性能UPS為了保證自身系統(tǒng)的安全工作，另有許多的故障監(jiān)測點和相應(yīng)的告警信息，如器件高溫告警、風扇故障告警、熔絲熔斷告警、整流模塊故障告警、逆變模塊故障告警等。保護性能（4）電池低壓保護1277.2.3UPS逆變工作原理及主要技術(shù)1、逆變電路2、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路7.2.3UPS逆變工作原理及主要技術(shù)1、逆變電路www.1281、逆變電路逆變器（逆變電路）是開關(guān)電源和UPS的核心裝置。逆變電路普通的原理結(jié)構(gòu)

（1）單相逆變電路

（2）正弦波逆變電路1、逆變電路逆變器（逆變電路）是開關(guān)電源和UPS的核心裝置。129（1）單相逆變電路有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型UPS系統(tǒng)。下面介紹脈寬調(diào)制型全橋逆變器。（1）單相逆變電路有推挽式、半橋式、全橋式等，均用于中小型130全橋式逆變電路

全橋式逆變電路131全橋式逆變電路工作原理功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，VT1、VT4和VT2、VT3在分別獲得激勵信號后，進入輪流導通或截止狀態(tài)。從而在變壓器初級和次級分別產(chǎn)生交流電壓u1和u2。經(jīng)過L、C濾波電路的作用使負載取得正弦電壓。逆變電路輸出電壓中除了基波外還含有一定的諧波成分，若要得到正弦輸出電壓，在次級輸出電路中，必須設(shè)置濾波器。全橋式逆變電路工作原理功率晶體管由基極驅(qū)動電路提供激勵信號，132

UPS交流濾波器的性能

使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含量降到指標允許的范圍內(nèi)；在三相條件下使輸出電壓不平衡度符合規(guī)定范圍；使負載變化引起的輸出電壓波動小，且滿足動態(tài)指標，同時要重量輕，體積小。UPS交流濾波器的性能使輸出電壓中單次諧波含量和總諧波含133（2）正弦波逆變電路大多數(shù)情況，我們希望UPS輸出50HZ正弦交流電，所以要求其逆變電路為正弦波逆變電路。逆變電路實現(xiàn)輸出為正弦的方法很多，主要有以下三種：

①階梯波逆變器②多脈沖調(diào)制逆變器

③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器（2）正弦波逆變電路大多數(shù)情況，我們希望UPS輸出50HZ正134①階梯波逆變器由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位的矩形波疊加的方式得到一個近似正弦波的階梯波，階梯越多，其所含正弦分量就越多。

①階梯波逆變器由于逆變電路得到矩形波相對容易，利用不同相位135矩形波疊加組成階梯波示意圖矩形波疊加組成階梯波示意圖136②多脈沖調(diào)制逆變器

基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效正弦波。具體方法是將正弦波沿橫軸分割為若干等分，每一個等分包含的正弦面積用一個相同面積的矩形波來代替，這些矩形波組成的半個周期波形便與半個周期正弦波等效。②多脈沖調(diào)制逆變器基本原理是用一組等高不等寬的矩形脈沖等效137半周期內(nèi)矩形波所組成的波形與等效的正弦波示意圖

半周期內(nèi)矩形波所組成的波形與等效的正弦波示意圖www.zp138③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器這種方法是通過頻率較高的等幅三角波（載波）與可調(diào)幅度的50Hz的正弦波組合，產(chǎn)生與正弦波等效的而脈沖寬度不等的矩形波，稱為正弦調(diào)制。③正弦脈寬調(diào)制（SPWM）逆變器這種方法是通過頻率較高的等139正弦調(diào)制法與三角波的合成波正弦調(diào)制法與三角波的合成波1401、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路

（1）靜態(tài)開關(guān)

（2）鎖相電路1、靜態(tài)開關(guān)和鎖相電路（1）靜態(tài)開關(guān)www.zpt141（1）靜態(tài)開關(guān)為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點拉弧打火等現(xiàn)象，在大功率UPS供電系統(tǒng)及切換過程中，采用靜態(tài)開關(guān)作為切換元件。UPS供電系統(tǒng)中常用的兩種連接方式，即轉(zhuǎn)換型和并機型。目前單機型的UPS靜態(tài)開關(guān)一般采用轉(zhuǎn)換型，而可并機UPS的靜態(tài)開關(guān)有的采用并機型。（1）靜態(tài)開關(guān)為防止切換時間造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點142轉(zhuǎn)換型連接方式轉(zhuǎn)換型連接方式143基本工作原理在圖(a)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路用靜態(tài)開關(guān)作為切換器件。在由交流旁路供電切換為逆變器供電時，先吸合繼電器然后封鎖晶閘管的觸發(fā)信號，此時由交流旁路和逆變器并聯(lián)向負載供電，當晶閘管支路電流為0時，晶閘管關(guān)斷而斷開市電供電電路；當由逆變器供電切換為交流旁路供電時，在發(fā)出繼電器關(guān)斷信號的同時，觸發(fā)晶閘管導通，由于晶閘管導通時間為μs級，而繼電器釋放時間較長，因此也存在同時供電的情況。基本工作原理在圖(a)中，繼電器作為逆變的切換開關(guān)，交流旁路144并機型連接方式并機型連接方式145基本工作原理在圖(b)中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為切換開關(guān)。當執(zhí)行切換時，封鎖脈沖并檢測流過靜態(tài)開關(guān)的電流，當電流為零時觸發(fā)另一靜態(tài)開關(guān)的晶閘管，實行二者的轉(zhuǎn)換。在采用并聯(lián)供電的系統(tǒng)中，當電壓處于正半周或負半周時，同時觸發(fā)處于正向陽極電壓的兩個晶閘管使之導通，由于晶閘管電流為零時關(guān)斷使反向并聯(lián)的兩只晶閘管切換導通，使之并聯(lián)負載供電?；竟ぷ髟碓趫D(b)中，交流旁路與逆變器都采用靜態(tài)開關(guān)作為146保證同步切換的方法①直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切換時的一個控制信號。②檢測兩電源的電壓差，以此間接反映出相位差，產(chǎn)生切換控制信號。

③為防止切換時感性負載中出現(xiàn)浪涌而損壞元件，可通過檢測主用電源在穩(wěn)態(tài)電流過零時接通旁路電源，以實現(xiàn)安全切換。保證同步切換的方法①直接檢測兩電源電壓的相位，以此作為切147（2)鎖相電路鎖相電路由三個基本部件：鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器組成。用于檢測兩個交流電源的相位差并將它變成一個電壓信號去控制逆變的輸出電壓相位與頻率，從而保持逆變器與交流電源的同步運行。（2)鎖相電路鎖相電路由三個基本部件：鑒相器、低通濾波器和壓148鎖相電路基本原理圖鎖相電路基本原理圖1497.2.4UPS操作在線式UPS是通信用較多見的，可處于下列三種運行方式之一：正常運行--所有相關(guān)電源開關(guān)閉合，UPS帶載。維護旁路--UPS關(guān)斷，負載通過維護旁路開關(guān)，連接到旁路電源。關(guān)斷--所有電源開關(guān)斷開，負載斷電。本節(jié)介紹在上述三種運行方式之間互相切換，復(fù)位及關(guān)斷逆變器的操作。7.2.4UPS操作在線式UPS是通信用較多見的，可處于下150在線式UPS各操作開關(guān)示意圖隔離輸入整流器逆變器輸出變壓器靜態(tài)開關(guān)主路輸入旁路輸入維修旁路開關(guān)Q3旁路開關(guān)Q2Q1輸出開關(guān)Q4輸出蓄電池在線式UPS各操作開關(guān)示意圖隔離整流器逆變器輸出靜態(tài)主路輸1511、UPS開機加載步驟此步驟用于UPS開機加載，假設(shè)UPS安裝調(diào)試完畢，市電已輸入UPS。

①合靜態(tài)旁路開關(guān)Q2

②合整流器輸入開關(guān)Q1

③合UPS輸出電源開關(guān)Q4

④手動合電池開關(guān)1、UPS開機加載步驟此步驟用于UPS開機加載，假設(shè)UPS安1522、UPS從正常運行到維護旁路的步驟負載從UPS逆變器切換到維修旁路，這在UPS需要維護時有用。負載由逆變器切換到靜態(tài)旁路的操作過程如下：

①關(guān)斷UPS逆變器，負載切換到靜態(tài)旁路。通常在主菜單上可以操作關(guān)斷UPS逆變器。

②取下Q3手柄上的鎖，并扳動Q3內(nèi)的鎖定桿，然后閉合維護旁路開關(guān)Q3，斷開整流器電源輸入開頭Q1，UPS電源輸出開關(guān)Q4，靜態(tài)旁路開關(guān)Q2和電池開關(guān)，UPS已關(guān)閉，但市電通過維護路向負載供電。2、UPS從正常運行到維護旁路的步驟負載從UPS逆變器切換到1533、UPS在維護旁路下的開機步驟

包括如何啟動UPS，并把負載從維護旁路切換到逆變器。

①閉合UPS輸出開關(guān)Q4和靜態(tài)旁路開關(guān)Q2。

②閉合整流器輸入電源開關(guān)Q1，整流器啟動，并穩(wěn)定在浮充電壓，浮充電壓是否正常。

③閉合電池開關(guān)。

④斷開維護旁路開關(guān)Q3，并上鎖。3、UPS在維護旁路下的開機步驟

包括如何啟動UPS，并把負1544、UPS關(guān)機步驟

①斷開電池開關(guān)和整流器輸入電源開關(guān)Q1

②斷開UPS輸出開關(guān)Q4和旁路電源開關(guān)Q2。

③若要UPS與市電隔離，則應(yīng)斷開市電向UPS的配電開關(guān)，使直流母線電壓放電。

4、UPS關(guān)機步驟①斷開電池開關(guān)和整流器輸入電源開關(guān)1555、UPS的復(fù)位當因某種故障使用了EPO（緊急關(guān)機），待故障清除后，要使UPS恢復(fù)正常工作狀態(tài)，需要復(fù)位操作，或在系統(tǒng)調(diào)試時，選擇手動方式從旁路切換到逆變器，UPS由于逆變器過溫、過載、直流母線過壓而關(guān)閉，當故障清除后，需要采用復(fù)位操作，才能把UPS從旁路切換到逆變器帶載。操作復(fù)位按鈕使得整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)重新正常運行。若是EPO后的復(fù)位，則還需用手動合電池開關(guān)。5、UPS的復(fù)位當因某種故障使用了EPO（緊急關(guān)機），待故障156 UPS操作實例UPS的運行模式正常工作模式（NORMALMODE）旁路模式（BYPASSMODE）電池工作模式（BATTERYMODE）緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式（EMERGENCYTRANSFERMODE）維修旁路模式（MaintenanceBYPASSMODE） UPS操作實例UPS的運行模式157正常模式NORMALMODE正常模式158STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN159STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN160STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN161STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN162STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN163旁路模式BYPASSMODE旁路模式164STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN165STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN166STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN167電池工作模式BATTERYMODE電池工作模式168STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN169STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN170STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN171緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式EMERGENCYTRANSFERMODE緊急轉(zhuǎn)換模式或自動旁路模式172STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN173STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN174STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN175STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHSTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN176維修旁路模式MaintenanceBYPASSMODE維修旁路模式177STATICSWITCHK5K3BYPASSINPUTCB1RECTIFIERINVERTERTRANSFORMEROUTPUTRECTIFIERINPUTBATTERYSTATICSWITCHMaintainBYPASSMODESTATICK5K3BYPASSCB1RECTIFIERIN1787.2.5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式

并機包含兩層含義冗余：增加可靠性。并聯(lián)：增容。根據(jù)冗余式配置方案，有主機—從機型“熱備份”UPS供電方式；直接并機冗余UPS供電方式；雙總線冗余供電方式。

7.2.5UPS電源供電系統(tǒng)的配置形式并機包含兩層含義w1791、主機—從機型“熱備份”UPS供電方式這是緣于UPS電源的鎖相同步控制技術(shù)還未完善到足以保證多臺UPS的逆變器電源總是處于同相、同頻的跟蹤技術(shù)下常采用的方案。圖（a）中，UPS-2中的逆變器電源2一直處于空載狀態(tài)，只有當UPS-1故障時，UPS-2才承擔供電業(yè)務(wù)。此方式的缺陷在于UPS-2長期處于空載狀態(tài)，其電池壽命會縮短、容量會下降，且UPS-2得具有階躍性負載承載能力，無擴容能力。為提高性價比，可采用圖（b）形式。UPS-1、UPS-2作主機使用，而UPS-3作為二者的從機。1、主機—從機型“熱備份”UPS供電方式這是緣于UPS電源的180由兩臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)由兩臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)www.zpt181由三臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)由三臺UPS電源所構(gòu)成的“熱備份”冗余供電系統(tǒng)www.zpt1822、直接并機冗余供電方式為克服主機—從機型熱備份供電系統(tǒng)的弱