UPS培训-UPS基础知识

为什么需要UPS ？
电源污染--严重影响网络安全和运行效率!
瞬态尖峰、 —— 造成服务器、路由器、磁盘阵列
电源浪涌、 高压脉冲、
等设备硬件损坏
谐波污染 线间噪声 频率漂移
—— 造成网络传输误码率大增，数据传 输速度低下
为什么需要UPS ？
UPS的功能及地位演化
净化电网
提供永久安全电力 实现用户心中梦想 !
全面防雷保护，提高对安装地点的适应性
内置D级防雷器，在配电系统之外增加防雷墙
N A B C
I
C级
Rg
D级Байду номын сангаас
Rg
整流 模块
适应性强
对工作环境的适应：有的地方湿度大、灰尘多、温差大，要求UPS都能长 期正常工作
1、冗余风扇，提高了散热量，对高尘环境的适应 2、密闭风道，提高了防尘能力，避免灰尘的积累
影响干扰其它设备。 3、主电源频率允许范围。 4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）
输出特性：
1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。 2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。 3、输出过载能力。（如：过载125% 5MIN;150% 10S) 4、输出功率因数。 （0.6、0.7、0.8） 5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。
按供电体系不同，UPS分为：
单进单出UPS 三进单出UPS 三进三出UPS
按输出功率不同，UPS分为：
微型 <6kVA 小型 6-20kVA 中型 20-100KVA 大型 >100kVA
UPS种类
按电池位置不同，UPS分为：
电池内置式UPS（标准机型） 电池外置式UPS（长延时机型）
按多机运行方式不同，UPS分为：
正常市电方式
市电或发电机
UPS主机
电池方式
蓄电池
市电或发电机
UPS主机
蓄电池
用户设备 用户设备
UPS系统结构
监控平台也是UPS的最重要组成部分之一
用户机
监控平台
网线 网线 电源 线
网络系统
市电 柴油机
通讯线
UPS
用户机
监控 平台
电源线
UPS种类
按工作原理不同，UPS分为：
离线式（后备式UPS、互动式UPS） 在线式UPS
逆变开启
并 机 台 数 2/4
1 2 :5 0 :3 0 本机编号 1
主路输入 旁路输入 交流输出 本机负载 并机负载 电池数据
为关键负载（服务器等）提供完全纯净的净化的不间断电源
应用成熟、先进的数字控制技术，如DSP控制技术
控制芯片是UPS的大脑，大脑越快，性能越好
第三代：DSP数字信号处理器 第二代：CPU(单片机) 第一代：分立元件＋集成电路
可靠性高
输出隔离变压器是大容量UPS的可靠工作关键
大容量UPS通过隔离变压器，实现了UPS与负载之间的完全电气隔离，为系统可靠工作提供保障
i0
UPS冗余设计，是提高可靠性的重要方法
1）UPS输出过载能力：越高，UPS的功率器件、SCR、控制器件、温度设计、散热等冗余越多。 比如 125％工作10分钟，150％工作1分钟。
2）内部辅助电源冗余：内部辅助电源是1＋1冗余工作，并分别从市电、旁路、电池等输入 3）风扇的冗余设计：风扇为易损件，冗余确保工作可靠 4）旁路晶闸管过载能力：1000％额定电流，工作20ms
•专业防雷技术 •集中式风道技术 •瞬态短路电流限定技术
UPS关键技术
4、高频开关技术
•晶闸管 绝缘栅双极晶体管（IGBT） •工频整流技术 高频整流技术 •简单高频逆变 数字化高频逆变技术
5、绿色电源技术
•功率因数校正技术 •12脉冲整流技术 •隔离变压器技术 •电磁兼容技术
UPS关键技术
6、电池自动管理技术
220±4％～±10％V 补偿变压器
负载
Delta变换器
主变换器
电池组
UPS的基本原理
在线式UPS运行原理
不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路， 即逆变电路始终处于工作状态。
功率等级0.7-1500KVA左右
UPS的基本原理
四种UPS的比较
在线式
Delta变换式
互动式
市电模式下
适应性强
充分考虑UPS对国内环境的适应性
全国缺电，导致不少地方的电网质量较差，电压波动大，干扰严重
UPS输入电源范围越宽，适应电网的能力越强，越能延长电池寿命 最新的UPS输入电压指标为：380V –45％~+15%，或更高
对小水电特别是发电机的要求越低，适应范围越宽
频率宽：UPS输入频率指标为：45Hz～55Hz，或更高 功率因数高：对发电机的容量配置由3：1降低到1：1.4
无污染
避免对电网和负载设备产生干扰
选用输入功率因数、谐波电流性能优良的产品
输入功率因数（劣） 0.6 0.8（业界多数） 0.950.99 输入谐波电流（劣） 30% （业界多数） 10%5%3%
注意输出零线与地线电压问题
必须配置隔离变压器 无隔离变压器，UPS将额外提高零地电压
电力中断
欠压（塌波）
过压（浪电涌）压波动 停电
电源浪涌过压（浪涌） 电线噪声
谐波失真
换相失真干扰
频率漂移
瞬态尖峰
…… 高频噪音
频率突变
瞬态尖峰
为什么用UPS？－电网问题
电网问题
引发原因
现象
市电断电
停电、空气开关跳闸
零电压持续2个周波以上
电压浪涌 波形下陷 瞬态尖峰 谐波干扰
频率漂移
大型设备关闭或雷击引起 大型设备突然启动、电网切换 闪电、电子开关工作，电焊 电动机、电焊机、广播通信设 备、无线通信设备、微波设备 小水电，发电机
定期电池自动充放电管理
0
300
-20 200
-40 100
-60
0
T1
T2
T3
时间t
T4
T1
市电＋电池联合供电
电池容量检测与寿命预估
具备电池容量检测与寿命预估
易管理
优秀的人机界面，为用户使用提供最佳帮手
整流灯
旁路灯
电池灯 逆变灯 负载灯 告警灯
紧急关机
U L33-0400L 2001-11-08
电磁兼容（EMC）性能
符合国际EMC标准EN500091/92标准
功率因数校正（PFC）能力
高频IGBT整流技术是目前发展趋势
易管理
具备完善的电池自动化管理 电池 母线
电流 电压
A
V
均浮充转换和温度补偿
20 400
一定要提供，并配置
放电终止电压自动调节
智能放电保护
可靠的电池自动测试方式
•整机无任何需要调整的电位器,避免运输造成的参数变化影响系统性能
UPS双变换技术
AC－DC DC－AC
整流 逆变
另：AC－AC 变压器、移相变压器、变频器等
三相全桥SCR整流器
1 35
A B C
4 62
+
C
_
SCR触发脉冲顺序：1－2－3－4－5－6－1。。。
12脉冲整流器
30°
移相变压器
负 载
电压高于110%额定值，持 续一个或多个周波
电压低于80-85%额定值， 持续一个或多个周波
电压峰值高达6000V，持续 时间一般为0.5-5个周波
电源波形严重失真，电缆 、变压器过热，空开误跳 闸，仪器仪表失灵等
为什么需要UPS ？
电源中断--给用户造成各种经济损失!
1，数据丢失，通信中断，商机延误...... —— 直接损失以每分钟5000-100000元计 2，设备停运，仪表失灵，手术中断...... —— 间接经济损失无法估量
3 UPS配套铅酸蓄电池的选择与配置 4 UPS供电方案介绍 5 艾默生UPS特点简要介绍
UPS关键技术
1、数字控制技术
•模拟控制 单片机控制 DSP控制 •数字PID控制 全数字矢量控制
2、UPS冗余技术
•交替串联热备份技术 •单机/并机软件硬件兼容技术 •分散式直接并联技术 •数字并联技术
3、UPS防护技术
输出
最先进的核心控制技术
系统控制更加快速、精确、稳定，全面提 升UPS可靠性、供电质量和产品一致性
•指令周期仅50ns,快于传统单片机10-20倍，事件处理及时、准确 •集成度提高，简化了电路 •抗干扰能力增强 •直接产生脉宽调制波，特别适用于高频控制领域 •避免了模拟控制器固有的硬件参数漂移等缺陷，保证了产品的一致性
UPS主要技术参数
• VA（伏安）与W（瓦特）的区别
VA----视在功率 W----有功功率 UPS容量单位---- VA
负载容量单位---- W、VA
注意： 对UPS而言，输出功率因数并不是越高越好。
VA（伏安）与W（瓦特）的换算关系 典型计算机负载 ：功率因素0.6-0.7
主要内容
1 UPS的基本原理及主要技术参数 • 2 UPS的关键技术及选型要求
电池和逆变器
两个6脉冲 整流桥
三相全桥IGBT整流
三相全桥逆变器
+
R
S
T
R
R
S
S
T
T
N
_
负载用电的高可靠性—内置输出隔离变压器
内置独特的⊿/Z0输出隔离变压器
电气隔离，给用户提供真正的隔离电源； 使三相负载重新分配，极大提高
带三相不平衡负载的能力，及抗过载和抗冲击的能力； 降低零地电压，减小网络传输误码率； 消除逆变器输出电压中三次谐波含量，有效减小输出电压畸变； 消除逆变器输出电压中的直流分量；
i0
负载用电的高可靠性—内置输出隔离变压器
旁路输入 主路输入
输出
内置隔离变压器
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数字化并联技术——实现优异的并机性能
分散式直接并联，无需任何并机柜 环流小于1A 电流不平衡度小于1%
UPS产品选购技术要求
1 可靠性高 2 适应性强 3 无污染 4 易管理 5 服务及时
可靠性高
必须采用真在线双变化100％逆变输出UPS
串联热备份UPS（用于中小功率机器） 交替串联热备份UPS（中小UPS) 直接并联UPS (用于中大功率）
UPS种类
按变压器特点不同，UPS分为：
高频UPS（高频机） 工频UPS（工频机）
按输出波形不同，UPS分为：
方波输出UPS 阶梯波（准正弦波）UPS 正弦波输出UPS
UPS的基本原理
后备式UPS运行原理
功率等级0.7-20KVA左右
市电
双向 变换器
264-276V
150-264V 150-175V
市电正常/整流 停电/逆变
电池组
负载
UPS的基本原理
Delta变换UPS运行原理
Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能，主变换器是双向变换器 。不能稳定频率。
功率等级10-480KVA左右
市电 175～264V
UPS技术培训
主要内容
1 UPS的基本原理及主要技术参数 2 UPS的关键技术及选型要求 3 UPS配套铅酸蓄电池的选择与配置 4 UPS供电方案介绍 5 艾默生UPS特点简要介绍
主要内容
1 UPS的基本原理及主要技术参数 2 UPS的关键技术及选型要求 3 UPS配套铅酸蓄电池的选择与配置 4 UPS供电方案介绍 5 艾默生UPS特点简要介绍
什么是UPS
UPS － Uninterrupted Power System
利用电池化学能作为后备能量，在市电断电等电网故障 时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换 装置。
市电或燃油发电机
UPS主机
蓄电池
用户设备
为什么需要UPS ？
我们这里永远不停电，可是为什么还要UPS？
市电电网提供的电力供应，看上去正常，可是不可靠: 表面正常的电力，实际上危机四伏
•均浮充转换和温度补偿 •电池放电终止电压自动调节 •市电和电池联合供电技术 •电池容量检测和寿命预估技术 •电池自动巡检技术
7、网络监控技术
•中文视窗技术 •多数量UPS监控 •安全监控技术 •多协议、跨平台监控技术
最先进的核心控制技术
DSP 全数字技术，实现整流器和逆变器的全数字控制
旁路输入 主路输入
工作
热备
热备
逆变器状态
输出电源质量
最高
（稳压、滤除电网所有 干扰）
较好
（稳压、滤除部分干 扰）
中等
（分段稳压、滤除部分干 扰）
切换时间
零
成本
较高
零
较高
4ms左右 中等
后备式
后备
低
（供电差、仅是 不停电功能）
5ms－12ms 较低
UPS主要技术参数
输入特性：
1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。 2、输入功率因数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，
供电备份
用投资额百分之几的UPS 保护占投资额百分之九十几的设备 实现客户价值的不间断增长
为什么需要UPS
UPS的四大功能
1、 不停电功能 2、 交流稳压功能 3、 净化功能 4、 管理功能
解决电网停电问题 解决网压剧烈波动问题 解决电网与电源污染问题 解决交流动力维护问题
UPS系统结构
UPS的正常工作方式
有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；另外，市 电通过充电器给电池充电。 停电后，启动逆变器，把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载 。
功率等级0.25-2KVA左右
负载
市电
充电器
逆变器
电池组
UPS的基本原理
互动式UPS运行原理
在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一 ；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压