UPS知識要點.doc

UPS電源系統(tǒng)的知識要點1 UPS組成的主要部件及功能 每臺UPS包括：整流器/充電器、逆變器和靜態(tài)旁路開關(guān)、手動檢修旁路開關(guān)、通信接口軟硬件（接口包括：RS-232/485和SNMP接口卡等）。1.1 整流器/充電器整流器/充電器一般采用微處理器控制的三相可控硅橋式整流或更優(yōu)的方案，將380/220V交流轉(zhuǎn)換為直流，向逆變器供給恒定的直流電源，同時對蓄電池組進行浮充，具備智能充電管理功能。l 監(jiān)測輸入電壓、直流母線電壓、直流電流、電池充電電流；l 具有全自動保護特性，包括欠壓、過壓、過熱、限流保護；l 對電池的核對性放電試驗可以不切斷整流器進行；l 具備對蓄電池的浮充、均充、放電管理。1.2 逆變器逆變器將從整流器或電池組獲得直流濾波電流，轉(zhuǎn)換為所需電壓和頻率的交流電。逆變器是由逆變模塊、電感器、電容器、濾波板、控制電路和保護電路所組成，它將直流電源從DC BUS轉(zhuǎn)換成交流電源供應(yīng)給輸出負載使用，目前常見的逆變器是用IGBT模塊為開關(guān)組件，以正弦波調(diào)變的高頻轉(zhuǎn)換方式，可以大大減少諧波失真，取得品質(zhì)更佳的輸出電力并且可以減少噪聲干擾。l 監(jiān)測旁路電壓、頻率、相位，直流電壓、電流，逆變器輸出電壓、電流；l 具有輸出電壓、頻率及相位的精確控制功能；l 自動與旁路同步，頻率跟蹤精度：0.11Hz（可調(diào)）；l 逆變器應(yīng)具有全自動保護功能，包括欠壓、過壓、限流保護等；l 在下列情況之一發(fā)生時，逆變器輸出電壓瞬時變化一般不超過5%： 100%階躍負載的增加或減少； 另一臺冗余UPS故障； 逆變器滿負荷切換到旁路。1.3 靜態(tài)旁路開關(guān) UPS系統(tǒng)的旁路一般采用可控硅靜態(tài)開關(guān)與繼電器相結(jié)合的方式，當(dāng)UPS系統(tǒng)故障時旁路控制開關(guān)會同時導(dǎo)通旁路，合上旁路接觸器，關(guān)斷逆變器接觸器，由旁路接觸器承擔(dān)大電流給負載供電。逆變器輸出失壓或逆變器故障或逆變器過負荷時，靜態(tài)開關(guān)應(yīng)能在切換時間的指標內(nèi)自動將電源切換至由旁路交流電源經(jīng)調(diào)壓變壓器和靜態(tài)開關(guān)向負荷供電。若旁路交流電源異常(電流、電壓及頻率等異常)，則靜態(tài)開關(guān)應(yīng)將負載再切換至由逆變器供電。當(dāng)負載由逆變器切換到到旁路時，不應(yīng)有相位的突變，而由旁路切換至逆變器時，切換應(yīng)為無擾動切換。雙機分列運行情況下，任何一臺機故障，均將轉(zhuǎn)旁路工作；雙機并列運行情況下，如果一臺機故障，它應(yīng)當(dāng)優(yōu)先脫離系統(tǒng)，負荷由另一臺UPS承擔(dān)，只有當(dāng)滿足兩臺都轉(zhuǎn)旁路的條件時，整個系統(tǒng)才切換至旁路。1.4 手動檢修旁路開關(guān)手動檢修旁路開關(guān)將負荷由逆變器輸出切換至旁路交流電源供電，可以將整個UPS系統(tǒng)旁路。當(dāng)負荷由旁路交流供電時，允許對整流器、逆變器和靜態(tài)開關(guān)進行檢修和維護；由旁路手動切換至逆變器，應(yīng)有同步信號，當(dāng)條件（頻率、電壓）不滿足時，應(yīng)禁止切換操作。1.5 監(jiān)控、遠程診斷和維護 UPS本體一般可配置有SNMP接口卡、并機板、可編程報警接口（RS232C和RS485接口、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口）及相關(guān)通信和監(jiān)控軟件。2. 各部件的工作情況在線式雙變換UPS有四種操作模式： 正常操作模式 ( Normal Operation Mode )、停電模式( 電池供電 ( Back-up Mode )、備用電源模式 ( Reserve Mode ) 和維護旁路模式 ( Maintenance Bypass Mode ) ，分別說明如下：正常操作模式：如下圖所示，在正常市電供應(yīng)下，整流器將交流市電轉(zhuǎn)換為直流電源后，供電給逆變器并同時對電池充電。在將交流電整流為直流電時，整流器能將市電中所產(chǎn)生的異常突波、噪聲及頻率不穩(wěn)定等問題消除，使逆變器提供更穩(wěn)定及干凈電源給負載。停電 (電池供電) 模式：如下圖所示，當(dāng)市電發(fā)生異常時，連接在DC BUS上電池組提供電能給逆變器，使交流輸出不會有中斷現(xiàn)象，進而達到保護輸出負載的作用。備用電源模式：如下圖所示，當(dāng)逆變器發(fā)生異常狀況，像溫度過高、短路現(xiàn)象、輸出電壓異?；蜇撦d超載等情形，而超過逆變器可承受范圍時，逆變器會自動切斷以防止損壞。若此時市電仍然正常時，靜態(tài)開關(guān)會將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)為由備用電源輸出給負載使用。維護旁路模式：如下圖所示，當(dāng)UPS要進行維修或更換電池而且負載供電又不能中斷時，使用者可以先切斷逆變器開關(guān)然后激活旁路無熔絲開關(guān)，再將整流器和備用電源無熔絲開關(guān)切斷。在手動維護旁路轉(zhuǎn)換的過程中，交流電源經(jīng)由維護旁路開關(guān)繼續(xù)供應(yīng)電源給負載，此時，UPS內(nèi)部將不存有電力，維護人員可以安全的進行維護。3.正常工作時，交流輸入、輸出的關(guān)系 正常工作時，交流輸入、輸出為在線雙變換的模式。當(dāng)今電力、通信、航空、金融、軍事等重要行業(yè)都采用此模式的UPS。4.什么情況下，UPS主機轉(zhuǎn)入旁路工作狀態(tài)？ 一般在下列條件下進行旁路切換： 150%負荷過載； 超過額定電壓波動范圍； 逆變器故障； 人工切換。5.電池的容量如何定義的？蓄電池的容量應(yīng)根據(jù)UPS主機容量來進行的計算，蓄電池容量的計算應(yīng)采用階梯計算法（電流換算法）。蓄電池的放電功率應(yīng)按下式計算： 式（5-1）式中：蓄電池放電功率，kW；UPS標稱輸出功率，kVA；UPS輸出功率因數(shù)，取0.8；逆變器轉(zhuǎn)換效率，取0.95；利用階梯計算法計算蓄電池的容量（Ah*V）： 式（5-2）式中：蓄電池10h放電率的計算容量，Ah*V；蓄電池放電功率，kW；蓄電池放電0.5h的容量換算系數(shù)，1/h，當(dāng)采用單節(jié)2V蓄電池時，取0.900；當(dāng)采用單節(jié)6V或12V蓄電池時，取0.990，按單節(jié)2V蓄電池放電終止電壓1.80V考慮。說明：考慮UPS電源