UPS技術培訓-基礎篇 （UPS定義+功能與種類+基本原理+供電方案+技術指標+相關技術+基礎維護）

UPS技術培訓根底局部1什么是UPS2UPS的功能3常見UPS種類介紹4UPS根本原理5UPS供電方案6UPS技術指標7UPS相關技術 8UPS根底維護主要內(nèi)容什么是UPSUPS－UninterruptedPowerSystem利用電池化學能作為后備能量，在市電斷電等電網(wǎng)故障時，不間斷地為用戶設備提供〔交流〕電能的一種能量轉換裝置。用戶設備蓄電池市電或燃油發(fā)電機UPS主機UPS的應用方向高頻噪音干擾“切換瞬變〞尖峰純潔穩(wěn)定的正弦波“振鈴式〞瞬態(tài)干擾電壓下陷電壓上涌“換相失真〞干擾市電停電頻率不穩(wěn)目前UPS的功能除連續(xù)供電外，下面是考慮使用UPS的主要因素。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(wǎng)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)電機為什么用UPS？用投資額百分之幾的UPS

保護占投資額百分之九十幾的設備實現(xiàn)客戶價值的不間斷增長UPS的功能及地位演化供電備份凈化電網(wǎng)提供永久平安電力實現(xiàn)用戶心中夢想!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力維護問題UPS的四大功能為什么需要UPS

哪些行業(yè)需要UPS？

銀行系統(tǒng)證券系統(tǒng)保險系統(tǒng)財政系統(tǒng)稅務系統(tǒng)公安系統(tǒng)郵政系統(tǒng)教育系統(tǒng)鐵路系統(tǒng)電力系統(tǒng)總部容災備份中心〔效勞器、存儲器等設備動力保護〕各銀行總部將建立1個容災備份中心總部數(shù)據(jù)倉庫與分析系統(tǒng)〔效勞器、存儲器等設備動力保護〕數(shù)據(jù)及時采集、集中存儲、挖掘有價值數(shù)據(jù)區(qū)域數(shù)據(jù)中心〔效勞器、存儲器等設備動力保護〕各銀行將建立2-5區(qū)域性數(shù)據(jù)中心省市級集中網(wǎng)絡動力保護〔交換機、路由器等網(wǎng)絡設備動力保護〕集中帳務、統(tǒng)一核算、各地市信息單元合并客戶效勞網(wǎng)點〔PC、外設等終端設備動力保護〕建設和改造營業(yè)網(wǎng)點、客戶效勞系統(tǒng)銀行系統(tǒng)哪里需要UPS？銀行系統(tǒng)哪里需要UPS？UPS需求特點：〔中小型UPS的更換周期為3—5年〕 省、市行數(shù)據(jù)中心：30－200KVA 支行：10－30KVA 儲蓄所：3-10KVA ATM自動取款機：1－2KVAUPS采購流程：省市行主管處長、局部分行主管行長或主管副處長、科長和相關工程師參與選型；省市行方案上報主管行長和總行審批建設資金。UPS種類按工作原理不同，UPS分為：離線式〔后備式UPS、互動式UPS〕在線式UPS按供電體系不同，UPS分為：單進單出UPS三進單出UPS三進三出UPS按輸出功率不同，UPS分為：微型 <6kVA小型6-20kVA中型20-100KVA大型>100kVA按電池位置不同，UPS分為：電池內(nèi)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：串聯(lián)熱備份UPS〔用于中小功率機器〕交替串聯(lián)熱備份UPS〔中小UPS)直接并聯(lián)UPS(用于中大功率〕UPS種類UPS種類按變壓器特點不同，UPS分為：高頻UPS〔高頻機〕工頻UPS〔工頻機〕按輸出波形不同，UPS分為：方波輸出UPS階梯波〔準正弦波〕UPS正弦波輸出UPSUPS的根本原理后備式UPS運行原理有市電時，市電通過開關后直接供給負載，逆變器不工作；另外，市電通過充電器給電池充電。停電后，啟動逆變器，把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給負載。充電器逆變器市電

負載

電池組功率等級0.25-2KVA左右互動式UPS運行原理在線互動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，實現(xiàn)分段穩(wěn)壓UPS的根本原理市電雙向變換器

電池組

負載

市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V150-264V功率等級0.7-20KVA左右在線式UPS運行原理不管電網(wǎng)電壓是否正常，負載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。UPS的根本原理功率等級0.7-1500KVA左右UPS的根本原理功率等級10-480KVA左右市電負載主變換器電池組Delta變換器175～264V220±4％～±10％V補償變壓器Delta變換UPS運行原理Delta變換器和補償變壓器實現(xiàn)穩(wěn)壓功能，主變換器是雙向變換器。不能穩(wěn)定頻率。四種UPS的比較UPS的根本原理常見大功率UPS的工作原理

大功率三相UPS分類傳統(tǒng)SCR整流UPS無隔離三相UPS在線互動式三相UPSiTrust-UL33高性能隔離UPS常見大功率UPS的工作原理傳統(tǒng)三相SCR整流UPS優(yōu)點：輸入輸出隔離、電網(wǎng)擾動不會影響負載、電池直接掛在母線上缺點：體積大，重量大、本錢高、輸入諧波電流大、污染電網(wǎng)業(yè)界通常方案輸入功率因數(shù)0.7-0.85,諧波電流>30%傳統(tǒng)三相SCR整流UPS12脈沖整流器移相變壓器負載電池和逆變器兩個6脈沖整流橋30°逆變器控制信號－SPWM波SPWM調(diào)制波的產(chǎn)生SPWM〔正弦波脈沖寬度調(diào)制〕：調(diào)脈沖寬度來控制輸出電壓穩(wěn)定。三相全橋逆變器SR+RNTRSSTT_無隔離三相UPS〔高頻機〕常見大功率UPS的工作原理優(yōu)點：功率因數(shù)高、諧波電流小、輸入特性好、體積小、重量輕缺點：輸入輸出不隔離、電網(wǎng)的擾動對負載有影響；不可帶半波整流非對稱性負載.無隔離三相UPS〔高頻機〕本方案輸入功率因數(shù)>0.99,諧波電流<3%；常見大功率UPS的工作原理在線互動式三相UPS優(yōu)點：本錢低

缺點：輸入輸出不隔離、對電網(wǎng)擾動能力不強、供電質(zhì)量差iTrust-UL33系列高性能隔離UPS優(yōu)點：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%、負載適應能力強

缺點：本錢高、體積較大、重量較重常見大功率UPS的工作原理集中供電方式：優(yōu)點：可以實現(xiàn)網(wǎng)絡設備資源的等電位控制，減小傳輸誤碼率。缺點：初期投資大，單機故障影響大。分散供電方式：優(yōu)點：方案布置靈活，故障影響小。缺點：如整個設備不能保持同地線，易引發(fā)干擾。UPS供電方案UPS供電系統(tǒng)一個完備的UPS供電系統(tǒng)，是由前端配電〔市電，發(fā)電機，配電柜〕，UPS主機、電池、后端配電組成，附加后臺監(jiān)控或網(wǎng)絡監(jiān)控軟/硬件等單元。ATSPD~/––/~~/~UPS+-UPS供電方案一主從機串聯(lián)“熱備份〞市電負載AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主機從機主機旁路從機輸出SSSSUPS供電方案一主從串聯(lián)備份優(yōu)點：兩臺甚至多臺UPS根本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態(tài)。對于UPS同步跟蹤性能要求較低。采用不同型號、不同容量UPS構成串聯(lián)熱備份方式。缺點：從機長期處于空載運行狀態(tài)、效率低。機電池組長期處于浮充狀態(tài)，得到定期帶載放電維護時機少，會影響電池壽命。從機必須有良好的帶階躍負載能力。長期運行，主機逆變器=靜態(tài)旁路轉換功能良好是關鍵無擴容功能。相對于“并聯(lián)〞冗余系統(tǒng)平均無故障時間偏低。

UPS供電方案一直接并聯(lián)市電負載AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC從機輸出并機邏輯控制UPS供電方案一直接并聯(lián)并聯(lián)條件：同型號、同容量UPS兩臺逆變器輸出必須在同頻率，同相位的嚴格同步跟蹤狀態(tài)。兩臺逆變器輸出電壓幅值必須相等。優(yōu)點：完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯(lián)時可均分負載電流。良好的擴容性能〔N+1〕防止了“串聯(lián)〞熱備份方式的缺點。缺點：對設備本身同步鎖相技術要求高對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。對逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高——分相調(diào)節(jié)UPS必須同型號、同容量。多臺并聯(lián)時，旁路也需增加“均流電感〞

UPS供電方案－雙母線雙母線供電：解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸〞問題。進一步提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)配置復雜，投資大，安裝調(diào)試要求高。BCB~~~~電子切換開關母線一母線二重要負載一般負載UPS1UPS2輸入特性：1、輸入電壓范圍輸入電壓范圍寬可減小電池放電時機，延長電池壽命。2、輸入功率因數(shù)功率因數(shù)低，輸入無功功率大，諧波電流污染電網(wǎng)， 影響干擾其它設備。3、主電源頻率允許范圍。4、輸入電流諧波分量?！睵FC、6/12脈沖變壓器〕UPS主要技術參數(shù)輸出特性：1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%，中小型為2%。2、輸出瞬態(tài)特性。大型5%，中小型8%。3、輸出過載能力。〔如：過載125%5MIN;150%10S)4、輸出功率因數(shù)?！?.6、0.7、0.8〕5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。VA〔伏安〕與W〔瓦特〕的區(qū)別VA----視在功率W----有功功率UPS容量單位----VA負載容量單位----W、VA注意：對UPS而言，輸出功率因數(shù)并不是越高越好。VA〔伏安〕與W〔瓦特〕的換算關系UPS主要技術參數(shù)UPS新技術1、數(shù)字控制技術模擬控制單片機控制DSP控制數(shù)字PID控制

全數(shù)字矢量控制2、UPS冗余技術交替串聯(lián)熱備份技術單機/并機軟件硬件兼容技術分散式直接并聯(lián)技術數(shù)字并聯(lián)技術

3、UPS防護技術專業(yè)防雷技術集中式風道技術瞬態(tài)短路電流限定技術5、綠色電源技術功率因數(shù)校正技術12脈沖整流技術

隔離變壓器技術電磁兼容技術UPS新技術4、高頻開關技術晶閘管絕緣柵雙極晶體管（IGBT）

工頻整流技術高頻整流技術簡單高頻逆變數(shù)字化高頻逆變技術6、電池自動管理技術均浮充轉換和溫度補償電池放電終止電壓自動調(diào)節(jié)市電和電池聯(lián)合供電技術電池容量檢測和壽命預估技術電池自動巡檢技術

7、網(wǎng)絡監(jiān)控技術中文視窗技術多數(shù)量UPS監(jiān)控平安監(jiān)控技術多協(xié)議、跨平臺監(jiān)控技術UPS新技術UPS雙變換技術AC－DC整流DC－AC逆變另：AC－AC變壓器、移相變壓器、變頻器等

數(shù)字控制技術數(shù)字信號處理器〔DSP〕控制技術單片機控制技術產(chǎn)生各驅動信號、控制整流器、逆變器、切換邏輯等例：整流逆變DSP控制板電池結構電池工作原理化學能電能電池均浮充管理1、均充限流：0.1C2、浮充轉均充：0.05C均充轉浮充：0.01C電池充放電管理功能T1為恒壓均充階段，T2為浮充階段，T3為電池逆變供電階段，T4為限流均充階段放電特性電池容量C20C20：按0.05C20大小電流放電20小時所放出的容量100AH電池按5A放電可放20小時電池電壓單體每節(jié)電池組30節(jié)電池組32節(jié)浮充電壓2.2513.5405432均充電壓2.3514.1423460欠壓保護1.8010.8324346終止電壓1.6710300320UPS電池與通信用電池比較通信用UPS用設計取向長時間、小電流、深放電短時間、大電流放電、淺放電設計壽命10年以上3～5年鉛膏配方長壽命配方，循環(huán)壽命長大功率配方，循環(huán)壽命短隔板長壽命隔板，較厚大孔徑隔板，較薄，小電流深放電易造成枝晶短路，壽命終止。過放電恢復能力板柵合金高錫含量，良好一般密封方式高可靠密封一般容量10小時率20小時率UPS后備電池常用計算方法常用電池容量計算方法：

負載容量〔VA〕×輸出功率因數(shù)

＝

———————————————放電電流電池電壓〔V〕×逆變效率

K為放電系數(shù)，工程上常采用的放電系數(shù)與時間的關系如下表。

T

時間10Min30Min1h2h3h4h6h8h

K2.621.71.51.31.251.11.05電池容量＝K×放電電流×TUPS后備電池常用計算方法－查曲線UPS系統(tǒng)結構監(jiān)控平臺也是UPS的最重要組成局部之一UPS監(jiān)控監(jiān)控的功能：1、實時了解和控制UPS的運行狀