09 UPS基礎(chǔ)知識

1、安全用電環(huán)境產(chǎn)品 UPS基礎(chǔ)知識 UPS分類 2 常用功能介紹 5 UPS工作原理 4 UPS基礎(chǔ)知識 1 UPS主要參數(shù) 3 UPS基礎(chǔ)知識 1 基礎(chǔ)知識 什么是UPS UPS Uninterruptable Power Supply 即不間斷電源 UPS能做什么? 三大基本功能: 穩(wěn)壓 濾波 不間斷 基礎(chǔ)知識 電壓波動(dòng) 停電 電源浪涌 電線噪聲 瞬態(tài)尖峰 頻率漂移 諧波失真 為什么用UPS？ 基礎(chǔ)知識 電網(wǎng)電壓低 電網(wǎng)電壓高 電網(wǎng)故障掉電 Motors 基礎(chǔ)知識 尖峰干擾 綜和干擾 諧波干擾 供電 設(shè)備 基礎(chǔ)知識 UPS 系統(tǒng)中斷系統(tǒng)中斷 數(shù)據(jù)丟失數(shù)據(jù)丟失 硬件損壞硬件損壞 供電無中斷供電

2、無中斷 數(shù)據(jù)安全數(shù)據(jù)安全 硬件被保護(hù)硬件被保護(hù) 市電市電 市電市電 為什么用UPS？ 基礎(chǔ)知識 在計(jì)算機(jī)故障中，有5070的原因是電源故障造成的 電源問題是數(shù)據(jù)丟失的最大原因(45%以上 ) 國際上,一半企業(yè)估計(jì)每小時(shí)停工造成的損失US$1000美圓, 9%的企業(yè)每 小時(shí)停工損失US$50000以上 (來源:Yankee Group) 電源問題帶來的損失 數(shù)據(jù)來源:Contingency Planning 基礎(chǔ)知識 目前我國的電力狀況 目前國內(nèi)電力可靠率 99.89 用戶平均停電時(shí)間 9.77小時(shí) 與國外的比較: 東京 20分鐘， 法國 94分鐘， 美國 58分鐘, 新加坡 20分鐘 國內(nèi)可用

3、性平均水平: 0.998 基礎(chǔ)知識 用戶設(shè)備用戶設(shè)備 蓄電池組蓄電池組 市電或燃油發(fā)電機(jī)市電或燃油發(fā)電機(jī) UPSUPS主機(jī)主機(jī) UPSUPS系統(tǒng)：系統(tǒng)：UPSUPS主機(jī)主機(jī)+ +蓄電池蓄電池+ +（電池柜）（電池柜） UPS簡易組成 基礎(chǔ)知識 UPSUPS輸入特性輸入特性 UPSUPS輸出特性輸出特性 輸入電壓范圍 輸入頻率范圍 輸入功率因數(shù) 頻率跟蹤速率 輸入電流諧波 輸出電壓波形失真度 輸出電壓穩(wěn)壓精度 輸出功率因數(shù) 輸出電流峰值因數(shù) UPS效率 基礎(chǔ)知識 UPS主要參數(shù) 輸入特性保護(hù)輸入特性保護(hù) 輸出特性保護(hù)輸出特性保護(hù) 交流輸入過壓/欠壓保護(hù) 輸入頻率過高/過低保護(hù) 輸入錯(cuò)相保護(hù)/缺相

4、保護(hù) 直流輸入過壓/欠壓保護(hù) 輸出過壓/欠壓保護(hù)特性 輸出過載 短路保護(hù) 基礎(chǔ)知識 UPS特性保護(hù) 其他特性保護(hù)其他特性保護(hù) 器件高溫告警 風(fēng)扇故障告警 整流模塊故障告警 逆變模塊故障告警 基礎(chǔ)知識 UPS分類 2 UPS分類 逆變器工作狀態(tài)：后備式、在線互動(dòng)式、在線式逆變器工作狀態(tài)：后備式、在線互動(dòng)式、在線式 后備狀態(tài)后備狀態(tài) 10ms轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 后備狀態(tài)后備狀態(tài) 4MS轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 在線狀態(tài)在線狀態(tài) 轉(zhuǎn)換時(shí)間為轉(zhuǎn)換時(shí)間為0 后備式后備式UPS 互動(dòng)式互動(dòng)式UPS 在線式在線式UPS 300VA2KVA1K5KVA1K800KVA UPS的分類（一） UPS分類 交流供電模式：單進(jìn)

5、單出、三進(jìn)單出、三進(jìn)三出交流供電模式：單進(jìn)單出、三進(jìn)單出、三進(jìn)三出 220V進(jìn)進(jìn)220V出出380V進(jìn)進(jìn)220V出出380V進(jìn)進(jìn)380V出出 單進(jìn)單出單進(jìn)單出 三進(jìn)單出三進(jìn)單出 三進(jìn)三出三進(jìn)三出 115KVA 630KVA 10800KVA UPS的分類（二） UPS分類 工作模式：高頻、工頻工作模式：高頻、工頻 UPS的分類（三） 無輸出隔離變壓器無輸出隔離變壓器有輸出隔離變壓器有輸出隔離變壓器 1-500KVA1-800KVA 高頻高頻UPS 工頻工頻UPS UPS分類 備用時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)、長效型備用時(shí)間：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)、長效型 UPS的分類（四） 標(biāo)準(zhǔn)機(jī) 長效機(jī) 1-10KVA1-800KVA 內(nèi)

6、置內(nèi)置7/9AH 外置電池 UPS分類 序號 比較的指標(biāo)、性能高頻UPS 工頻UPS 1過載能力 一般較強(qiáng) 2抗輸入浪涌能力一般較強(qiáng) 3輸出抗沖擊、短路能力 一般 較強(qiáng) 4零地電壓 相對較差，有高頻分量相對較好 5輸出級元器件 多 少 6功率器件容量 小 大 7故障時(shí)器件損壞程度高低 8可靠性一般好 9可維護(hù)性較復(fù)雜簡易 10直流母線電壓對負(fù)載威脅 有沒有 高頻機(jī)與工頻機(jī)的區(qū)別 UPS分類 工作原理 UPSUPS工作原理工作原理 3 充電器 逆變器 市電 負(fù)載 電池組 功率等級功率等級0.0.5-3KVA5-3KVA左右左右 有有市電時(shí)，市電直接供給負(fù)載，逆變器不工作；同時(shí)充電器給電池充電。市

7、電時(shí)，市電直接供給負(fù)載，逆變器不工作；同時(shí)充電器給電池充電。 無市電后，啟動(dòng)逆變器，把電池儲(chǔ)存的能量通過逆變器和開關(guān)供給負(fù)載。無市電后，啟動(dòng)逆變器，把電池儲(chǔ)存的能量通過逆變器和開關(guān)供給負(fù)載。 后備式UPS運(yùn)行原理 工作原理 后備式UPS的性能特點(diǎn) 市電存在時(shí)，效率高，可達(dá)98%以上； 市電存在時(shí)，輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波取決于負(fù)載性質(zhì)， UPS本身不產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真； 市電存在時(shí)，輸出能力強(qiáng)，對負(fù)載電流波峰系數(shù)、輸出功率因 數(shù)等沒有嚴(yán)格地限制； 市電存在時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定精度差，但能滿足負(fù)載要求； 市電存在時(shí)，整機(jī)要靠附加濾波電路提高UPS雙向抗干擾功能； 市電掉電時(shí)，輸出有

8、轉(zhuǎn)換時(shí)間； 電路簡單，成本低，可靠性高； 由于輸出有轉(zhuǎn)換開關(guān)，受切換電流能力和動(dòng)作時(shí)間的限制，當(dāng) 前市面的后備式UPS多在3KVA以下。 工作原理 市電 雙向 變換器 電池組 負(fù)載 市電正常市電正常/整流整流 停電停電/逆變逆變 升壓升壓30V 降壓降壓30V 0V 功率等級功率等級0.0.5-5KVA5-5KVA 在線在線互動(dòng)互動(dòng)UPSUPS與后備式比，主要區(qū)別在于：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。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。 互動(dòng)式UPS運(yùn)行原理 工作原理 在線互動(dòng)式UPS的性能特點(diǎn) 市電存在時(shí)

9、，效率高，98%以上 市電存在時(shí)，UPSUPS本身不產(chǎn)生附加輸入功率因數(shù)和諧波電流失真 市電存在時(shí)，輸出能力強(qiáng)，對負(fù)載電流峰值系數(shù)、輸出功率因數(shù)等 沒有嚴(yán)格地限制 市電存在時(shí)，輸出電壓穩(wěn)定精度差，但能滿足負(fù)載要求 市電存在時(shí)，變換器直接接在輸出端，且處在熱備份狀況，對輸出 電壓尖峰干擾有濾波作用 市電掉電時(shí)，仍有轉(zhuǎn)換時(shí)間，但比后備式要小 電路更簡單，成本低，可靠性高 變換器同時(shí)有充電功能，省掉了后備式UPS的附加充電器，當(dāng)要求 長延時(shí)供電時(shí)，無須再增加機(jī)外充電設(shè)備 由于變換器與輸出直接接在一起，沒有轉(zhuǎn)換開關(guān)的限制，所以輸出 功率可提高到5-10KVA 工作原理 功率等級功率等級1-1200KV

10、A左右左右 有有無市電，逆變電路始終處于工作狀態(tài)。無市電，逆變電路始終處于工作狀態(tài)。 在線式UPS運(yùn)行原理 工作原理 雙變換在線式UPS 輸入側(cè)各種電壓波形輸入側(cè)各種電壓波形輸出側(cè)電壓波形輸出側(cè)電壓波形 工作原理 傳統(tǒng)在線式UPS的性能特點(diǎn) 輸出電壓穩(wěn)定精度、頻率穩(wěn)定度、輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)、波形失真度 等指標(biāo)，都是比較高的； 沒有轉(zhuǎn)換時(shí)間； UPS的功率余量有限，對負(fù)載提出限制條件； 對電網(wǎng)形成電流諧波干擾，輸入功率因數(shù)低，經(jīng)濾波后，最小的諧 波電流成份在10%左右，而輸入功率因數(shù)只有0.8左右 如果在整流器中使用功率因數(shù)校正技術(shù)，則可把輸入功率因數(shù)提高 到接近1，輸入電流諧波成份也會(huì)大幅度降低

11、； 在市電存在時(shí)，整機(jī)效率低，10KVA以下的UPS為80%左右，50 KVA的可達(dá)85-90%，100 KVA以上的可達(dá)90-92%。 工作原理 離線式與在線式比較 序號 比較的指標(biāo)、性能離線式UPS 在線式UPS 1高壓瞬態(tài) 有限解決完全解決 2切換時(shí)間410ms0ms 3浪涌 有限解決完全解決 4高壓尖脈沖 有限解決完全解決 5波形下陷 有限解決完全解決 6電子干擾有限解決完全解決 7頻率漂移有限解決完全解決 8可靠性一般好 9可維護(hù)性一般好 10輸出電壓質(zhì)量較差好 工作原理 常用功能 常用功能介紹常用功能介紹 4 緩起功能?？蓪?shí)現(xiàn)油機(jī)逐步接入整流器逐步開放，整流電壓逐步升高， 啟動(dòng)電流

12、逐步增大，可以有效的避免UPS啟動(dòng)時(shí)對油機(jī)輸出端的沖擊。 另外在并機(jī)接入發(fā)電機(jī)時(shí)，除了整流器逐步開放過程，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)并機(jī) 分批接入的原則，更進(jìn)一步的避免油機(jī)輸出的關(guān)斷保護(hù)，保證油機(jī)運(yùn)行 的安全可靠。 POWER WALK IN 功能 常用功能 三段式充電原理 常用功能 恒流充電階段，充電器充電電流保持恒定，充入電量快速增加， 電池電壓上升，電量充到85%90%左右； 恒壓充電階段，充電器充電電壓保持恒定，充入電量繼續(xù)增加， 電池電壓緩慢上升，充電電流下降，電量基本充滿；蓄電池充滿， 充電電流下降到低于浮充轉(zhuǎn)換電流，充電器充電電壓降低到浮充電 壓； 浮充充電階段，也叫涓流充電，充電器充電電壓保持

13、為浮充電壓， 補(bǔ)充電池自放電，消除負(fù)極板硫化的作用。 蓄電池溫度越高，化學(xué)反應(yīng)越劇烈，溫度越低，蓄電池化學(xué)反應(yīng)越平淡。 因此，在蓄電池溫度高時(shí)，由于電池化學(xué)反應(yīng)加劇，需要降低浮充電壓 來減緩化學(xué)反應(yīng)；蓄電池溫度低時(shí)，化學(xué)反應(yīng)減緩，此時(shí)需要升高浮充 電壓來增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，以保證能量的正常轉(zhuǎn)換，這個(gè)功能就叫溫度補(bǔ)償。 以25 為基準(zhǔn)，對于12V電池，每升高1 ，充電電壓-0.018V； 每降低1 ，充電電壓+0.018V。 電池溫度補(bǔ)償 常用功能 并機(jī)共用電池組 ？ 單組或多組電池并聯(lián)為兩臺或多臺并機(jī)中的UPS共同使用，以達(dá)到節(jié) 省投資成本的目的。 常用功能 特性參數(shù)特性參數(shù) 特性保護(hù)特性保護(hù) 案例

14、分析案例分析: : 需求：需求：HI3306 UPS，1+1并機(jī)，系統(tǒng)后備1小時(shí)；(N+1或N+X)系統(tǒng)方案。 配置：配置：2*2*40=160節(jié)12V/100AH 方案方案: 2: 2* *40=8040=80節(jié)節(jié)12V/100AH12V/100AH 收益：收益：80*1000元=80000元。 優(yōu)點(diǎn)： 節(jié)省購買電池的資金 節(jié)省安裝空間 節(jié)省承重 節(jié)省運(yùn)營成本 系統(tǒng)擴(kuò)容比較方便 發(fā)揮電池的最大效能，提高電池利用率 常用功能 EPO功能 UPS（emergency power off）緊急關(guān)斷開關(guān)。主要應(yīng)用于緊 情況下快速關(guān)閉機(jī)房電源，避免發(fā)生更大的安全故障，如地震、 火災(zāi)等。 常用功能 EC

15、O模式為UPS單機(jī)節(jié)能工作模式，使用ECO模式時(shí)，UPS當(dāng)旁路電 壓在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)UPS處于旁路供電模式，此時(shí)逆變器也是在工作，UPS 內(nèi)的靜態(tài)開關(guān)沒有切換到逆變側(cè)，當(dāng)旁路電壓超出旁路電壓保護(hù)范圍， UPS將轉(zhuǎn)為逆變供電。此種工作模式，效率可以達(dá)到98%以上。 但是ECO模式屬于后備運(yùn)行模式，因此在旁路和逆變切換的過程中會(huì) 產(chǎn)生一定的斷電，在采用此種功能之前應(yīng)該充分了解負(fù)載性質(zhì)。 ECO功能 常用功能 LBS功能是通過LBS通訊使得兩組沒有并機(jī)聯(lián)系的UPS達(dá)到輸出同步的目的。 使用LBS功能是為了配合外部STS靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)，使得STS轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩路 輸出電源同步，以減少STS的切換時(shí)間。 主要

16、應(yīng)用于雙母線供電系統(tǒng)中，保證主要應(yīng)用于雙母線供電系統(tǒng)中，保證STS安全可靠切換。安全可靠切換。 LBS同步器 常用功能 特性參數(shù)特性參數(shù) 特性保護(hù)特性保護(hù) ？ 投資：投資：蓄電池蓄電池UPSUPS 維護(hù)：維護(hù)：蓄電池蓄電池UPSUPS 蓄電池新舊不能共用蓄電池新舊不能共用 直流電壓可選擇 常用功能 特性參數(shù)特性參數(shù) 特性保護(hù)特性保護(hù) 案例分析： 需求： 60KVA UPS，負(fù)載率為75，后備時(shí)間為1小時(shí)。 配置： 2組40節(jié)12V/100AH。 損失： 2*40*1000元=80000元 方案： UPS-LCD設(shè)置,去掉損壞電池。40-2=38 常用功能 特性參數(shù)特性參數(shù) 特性保護(hù)特性保護(hù) 功

17、能描述 在部分蓄電池出現(xiàn)損壞且無法及時(shí)更換的情況下（在部分蓄電池出現(xiàn)損壞且無法及時(shí)更換的情況下（UPS所有交流電掉電所有交流電掉電 后），后），UPS能夠給負(fù)載提供正常穩(wěn)定可靠的高品質(zhì)電源，保證系統(tǒng)的供電安能夠給負(fù)載提供正常穩(wěn)定可靠的高品質(zhì)電源，保證系統(tǒng)的供電安 全。全。 常用功能 IP（Ingress Protection)防護(hù)等級系統(tǒng)是由IEC （INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION） 所起草，將電器依其防塵防濕氣之特性加以分級。這里所指的 外物含工具，人的手指等均不可接觸到電器內(nèi)之帶電部分，以 免觸電。IP防護(hù)等級是由兩個(gè)數(shù)字所組成，第1個(gè)數(shù)

18、字表示電 器防塵、防止外物侵入的等級，第2個(gè)數(shù)字表示電器防濕氣、 防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)等級越高。 IP防護(hù)等級 常用功能 數(shù)字防護(hù)范圍說明 0無防護(hù)對外界的人或物無特殊的防護(hù) 1 防止直徑大于或等于 50mm的固體外來物質(zhì) 直徑50mm圓球形之探測器不可以全部穿過 2 防護(hù)直徑大于或等于 12.5mm的固體外來物質(zhì) 直徑12.5mm圓球形之探測器不可以全部穿過 3 防護(hù)直徑大于或等于 2.5mm的固體外來物質(zhì) 直徑2.5mm圓球形之探測器不可以全部穿過 4 防護(hù)直徑大于或等于1.0m m的固體外來物質(zhì) 直徑1.0mm圓球形之探測器不可以全部穿過 5 防塵 灰塵并非完全隔離，但是穿透的灰塵總量不可 以影響電機(jī)的正常操作或是破壞其整體之安全 性 6密閉防塵 完全防止外物及灰塵侵入 第一個(gè)數(shù)字代表防塵 常用功能 數(shù)字防護(hù)范圍說明 0無防護(hù)無防護(hù) 1對垂直掉落水滴的防護(hù)垂直掉落的水滴不會(huì)造成損壞 2 當(dāng)護(hù)罩傾斜15度時(shí) 對垂直 掉落水滴的防護(hù) 當(dāng)護(hù)罩對垂直軸任一邊傾斜不超過15度之任