UPS的原理與應用

市電或燃油發(fā)電機UPS主機蓄電池用戶設備UPS的原理與應用為什么用UPS？－電網問題純凈穩(wěn)定的正弦波市電停電“切換瞬變”尖峰“振鈴式”瞬態(tài)干擾電壓下陷電壓上涌“換相失真”干擾高頻噪音干擾頻率不穩(wěn)電網問題引發(fā)原因現象市電斷電停電、空氣開關跳閘零電壓持續(xù)2個周波以上電壓浪涌大型設備關閉或雷擊引起電壓高于110%額定值，持續(xù)一個或多個周波波形下陷大型設備突然啟動、電網切換電壓低于80-85%額定值，持續(xù)一個或多個周波瞬態(tài)尖峰\高壓閃電、電子開關工作，電焊電壓峰值高達6000V，持續(xù)時間一般為0.5-5個周波諧波干擾電動機、電焊機、廣播通信設備、無線通信設備、微波設備頻率漂移小水電，發(fā)電機一、UPS的基本原理

當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給終端設備使用，此時UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向自己的內置電池充電；當市電中斷時,UPS立即將內置電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載的軟、硬件系統(tǒng)不受損壞。

二、UPS的分類按輸出功率不同，UPS分為：

小功率（<6kVA）中小功率（6至20kVA）中大功率（20至60kVA）大功率（>60kVA）按供電體系不同，UPS分為：單相輸入單相輸出UPS三相輸入單相輸出UPS三相輸入三相輸出UPS按有無隔離變壓器，UPS分為：高頻UPS（無內置隔離變壓器）工頻UPS（有內置隔離變壓器）二、UPS的分類按電池位置不同，UPS分為：電池內置式UPS（標準機型）電池外置式UPS（長延時機型）按多機運行方式不同，UPS分為：簡單串聯(lián)熱備份UPS交替串聯(lián)熱備份UPS并聯(lián)冗余UPS按工作原理不同，UPS分為：后備式UPS互動式UPS在線式UPS1、后備式UPS的原理市電正常時，它向負載提供的是抽頭變壓器稍加穩(wěn)壓處理的“低質量”交流電，逆變器不工作，蓄電池由獨立的充電器充電。當市電超出規(guī)定范圍時，負載由繼電器轉為電池逆變供電。充電器逆變器市電

負載

電池組2、互動式UPS的原理在線互動UPS與后備式相比，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，實現分段穩(wěn)壓。市電150-264V負載雙向變換器電池組市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V3、在線式UPS的原理不管電網電壓是否正常，負載所用的交流電壓都要經過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。3、在線式UPS的原理1、后備式UPS主要是用來給單臺PC機提供電源保護，具有體積小、價格低、操作簡單的特點，非常適合家庭使用，所以，當你為家用電腦購買UPS時，請選購后備式的。

三、不同類型UPS的應用選擇

2、在線式UPS幾乎可以解決所有的常見電力問題，在有市電時，功能為穩(wěn)壓和防止電力波動干擾，因為其功能較完善，所以其成本也隨著性能的增強而上升，價格較后備式UPS貴很多。在線式UPS主要用于對電源要求非常嚴格的一些計算機設備、醫(yī)療器械等，一般與多個外置蓄電池串接使用以延長供電時間，多為單位配置。三、不同類型UPS的應用選擇

3、智能型UPS是當今UPS的一大發(fā)展趨勢，隨著UPS在網絡系統(tǒng)上應用，網絡管理者強調整個網絡系統(tǒng)為保護對象，希望整個網絡系統(tǒng)在供電系統(tǒng)出現故障時，仍然可以繼續(xù)工作而不中斷。因此UPS內部配置微處理器使之智能化是UPS的新趨勢，UPS內部硬件與軟件的結合，大幅度提高了UPS的功能，可以監(jiān)控UPS的運行工作狀態(tài)，如：UPS輸出電壓頻率，電網電壓頻率、電池狀態(tài)以及故障記錄等。還可以通過軟件對電池進行檢測、自動放電充電，以及遙控開關機等。網絡管理者就可以根據信息資料分析供電質量，依據實際情況采取相應的措施。當UPS檢測出供電電網中斷時，UPS自動切換到電池供電，在電池供電能力不足時立即通知服務器做關機的準備工作并在電池耗盡前自行關機。智能型UPS通過接口與計算機進行通訊，從而使網絡管理員能夠監(jiān)控UPS，因此其管理軟件的功能就顯得極其重要。

后整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經濾波后供給負載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用。四、UPS的組成

1、整流器

蓄電池是UPS用來作為儲存電能的裝置，它由若干個電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時間。其主要功能是：１當市電正常時，將電能轉換成化學能儲存在電池內部。２當市電故障時，將化學能轉換成電能提供給逆變器或負載；四、UPS的組成

2、蓄電池通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；

四、UPS的組成

3、逆變器

靜態(tài)開關又稱靜止開關，它是一種無觸點開關，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉換型和并機型兩種。轉換型開關主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實現從一路到另一路的自動切換；并機型開關主要用于并聯(lián)逆變器與市電或多臺逆變器。四、UPS的組成

4、靜態(tài)開關

在確定UPS的額定輸出容量前，先要計算出負載的總容量。為確保UPS的系統(tǒng)高效率和盡可能地延長UPS的使用壽命，一般負載功率應選擇在UPS額定功率的60％～70％之間。例如我們計算出需要不間斷供電的設備總功率最大為4000VA，則4000VA÷70％≈6000VA?？紤]今后技術改造升級，需要有一定的余量，所以應該選擇8000VA～10KVA的UPS。如果不考慮今后的設備升級選擇6000VA的UPS就可以了。五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

1、UPS容量的選擇合理的選擇輸入、輸出配線及空氣開關及其直流保險，它們也是能夠確保設備安全可靠運行的關鍵。五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

2、合理的選擇UPS附件五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

3、不間斷供電時間的選擇滿載時蓄電池的工作時間=（蓄電池組容量×電壓/（主機功率×0.7），其中0.7是功率因子。目前UPS電源中廣泛使用的是免維護密封鉛酸蓄電池。在現場日常維護中我們可以總結一下UPS電源對電池的要求：滿足一定的端電壓；電池應具有在啟動放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定的容量，以保證逆變供電的時間。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

1、UPS電源主機對環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，平時不能超過+15℃～+30℃。溫度太低，會使儲電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％。其放電容量會隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

2、主機中設置的參數在使用中不能隨意改變。特別是對電池組的參數，會直接影響其使用壽命，但隨著環(huán)境溫度的改變，對浮充電壓要做相應調整。通常以25℃為標準，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時，浮充電壓應增加18mV（相對于12V蓄電池）。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

3、在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時，應避免帶負載啟動UPS電源，應先關斷各負載，等UPS電源系統(tǒng)起動后再開啟負載。因負載瞬間供電時會有沖擊電池，多負載的沖擊電流和加上所需的供電電流會造成UPS電源瞬間過載，嚴重時將損壞變換器。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

4、UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態(tài)下長期運行。5、自備發(fā)電機的輸出電壓，波形、頻率、幅度應滿足UPS電源對輸入電壓的要求，另外發(fā)電機的功率要遠大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不滿足，將會造成UPS電源工作異?；驌p壞。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

6、由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電聯(lián)接條、輸出線時應用安全保障，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點應有防觸摸措施。

7、不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。過高的電壓或電流可能會造成電池的熱失控或失水、電壓、電流過小會造成電池虧電，這都會影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護

8、在任何情況下，都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗中或是放電檢修中，通常放電達到容量的30％～50％就可以了。9、對電池應避免大電流充放電，雖說在充電時可以接受大電流，但在實際操作中應盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，電池內阻增大，溫升越高，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。七、UPS日常的維護與檢修

1、UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機內的風機會將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時，檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。七、UPS日常的維護與檢修

2、儲能電池組目前都采用了免維護電池，只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變，這部分的維護檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。儲能電池日常維護中需經常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動，腐蝕現象、檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機設備是否正常。

七、UPS日常的維護與檢修

3、當UPS電池系統(tǒng)出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機還是電池組。UPS主機有故障自檢功能，但它對面而不對點，對更換配件很方便，若要維修故障點，仍需做大量的分析、檢測工作。當自檢部分發(fā)生故