UPS工作原理PPT课件
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中型（10KVA~100KVA）和大型（＞100KVA）。 ❖ 按电路结构形式分：有后备式、在线互动式、三端口式
（单变换式）、在线式等。 ❖ 按输出波形的不同分：可分为方波和正弦波二种。
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1.3 UPS方框图
❖ 现在的UPS电源工业，可向用户提供如下几种类型的UPS电 源品种 ： 1、后备式UPS 2、在线互动式U来自百度文库S 3、三端式UPS 4、双变换在线式UPS 5、Delta变换型UPS
6
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1. UPS发展概述
❖ UPS的发展经历了初期的旋转型、60年代可控硅静止型、 80年代巨型功率晶体管（UR）静止型，到了90年代绝缘栅 双极晶体管（IGBT）制成的UPS，其技术性能在不断提高， 在通信电源系统中的地位和重要性也在逐步提高，现在已 经成为通信电源日常维护的一个重点。
7
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1.1 UPS组成
2、频率输入范围 指UPS能自动跟踪市电、保持输出电压与输入电压同步的 频 率 范 围 。 UPS 的 输 入 频 率 范 围 一 般 为 5 0 ± 5 % Hz， YD/T1095-2000规定UPS的输入频率范围为50±4%Hz。
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.
输入特性
3、输入功率因数 输入功率因数高低是衡量是否对电网存在污染的一个重
1
.
主要内容
❖ UPS发展概述 ❖ UPS分类、各种UPS方框图以及主要性能和技
术指标 ❖ UPS逆变工作原理及主要电路技术 ❖ UPS操作 ❖ UPS电源供电系统的配置形式 ❖ UPS日常维护
2
.
重点、难点
❖本章重点 UPS分类、各种UPS方框图以及主要性 能和技术指标 UPS电源供电系统的配置形式
18
.
输入特性
5、输入频率范围 指UPS能自动跟踪市电、保持输出电压与输入电压同步的
频率范围。UPS输出电压对输入电压的跟踪主要是为了保 证UPS在必须时能够顺利地进行旁路切换，避免由于输入 输出电压相差过大引起逆变器模块电源和交流旁路电源间 出现很大的环流而损害。 6、频率跟踪速率
指UPS在一秒钟内能够完成的输出频率变化范围。频率 跟踪速度可以表征UPS对输入频率变化的适应能力，特别 是在柴油发电机供电的时候，由于柴油发电机的频率稳定 度不是很好，如果UPS的频率跟踪速率过低，UPS就会出现 频率不同步告警，控制电路就会禁止UPS进行旁路切换。
载不会发生电源瞬时中断。
14
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5、Delta变换型UPS
特点：成功地将串联交流稳压控制技术与脉宽调制技术相结合 ，共
有四条供电通道向用户的负载供电 。
15
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1.4 主要性能和技术指标
❖ 输入特性 ❖ 输出特性 ❖ 保护性能
16
.
输入特性
1、输入电压范围 指保证UPS不转入电池逆变供电的市电电压范围。在此电 压范围内，逆变器（负载）电流由市电提供，而不是电池 提供。输入电压范围越宽，UPS电池放电的可能性减小， 这有益于电池使用寿命的延长。目前UPS输入电压范围一 般为（－15％～＋10％）Ue之间。
要电性能指标。输入功率因数低时，不仅在吸取有功功率 的同时，还要吸收无功功率，其结果增大了系统配电容量， 影响系统供电质量。 4、输入电流谐波
因为可控硅的关断和开通， UPS的输入电流中含有丰富 的谐波成分，它形成输入的无功功率，是造成UPS输入功 率因数低的一个重要因素。因此在电路设计时，有的UPS 加入了PFC电路。
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3、三端式UPS
特点：为双磁分路结构，每个初级绕组和次级绕组都有一个磁分路，并接
电容可与每一个磁路组成LC谐振回路，当达到谐振点时，构成饱和电感， 使次级工作于饱和区，若初级输入电压变化时，次级输出电压恒定不变， 实现了稳压的目的。
13
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4、双变换在线式UPS
特点：克服了市电质量差对其性能的影响，市电中断时，负
❖ UPS在市电供电时，系统输出无干扰工频交流电。当市电 掉电时，UPS系统由蓄电池通过逆变供电，输出工频交流 电。
❖ UPS由整流模块、逆变器、蓄电池、静态开关等部件组成， 除此还有间接向负载提供市7.电1 （备用电源）的旁路装置。
8
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1.2 UPS分类
❖ 按输入输出相数分：单进单出、三进单出和三进三出UPS。 ❖ 按功率等级分：微型（＜3KVA）、小型（3KVA~10KVA）、
谐波干扰：由整流设备、电动机、继电器、通信设备、电焊机等产生的RFIEMI。
频率漂移：频率漂移是指电源的频率不能稳定在额定值，而是在额定值附近波动。 企业备用发电机组和小型水电站输出的交流电源经常会出现频率漂移的现象。
持续高低压：电网持续高压或者是持续低压主要是由于电网变压器或者是电力线 路容量有限，且电网变压器性能不佳，电网负荷过大或者是电网负荷过小的 原因造成。
3
UPS操作
4
UPS电源供电系统的配置形式
5
UPS日常维护
6
讨论题
5
.
目前市电存在的一些问题
市电中断：市电中断通常是指市电输出零电压，并持续两个周期以上。市电中断 的原因主要有配电空气开关跳闸、供电回路短路、电源设备故障等等。
电压浪涌：电压高于110%额定值且持续一个或多个周波称为电压浪涌。大功率用 电设备的退出或者电网受雷击干扰均可能造成电压浪涌。
10
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1、后备式UPS
特点：结构简单、价格便宜、噪声低，但绝大部分时间， 负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源。
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2、在线互动式UPS
特点：市电供电正常时，负载得到的是一路稳压精度很差的市电电源；
市电不正常时，逆变器/充电器模块将从原来的充电工作方式转入逆变 工作方式。这时由蓄电池提供直流能量，经逆变、正弦波脉宽调制向 负载送出稳定的正弦波交变电源。
❖本章难点 UPS逆变工作原理及主要电路技术
3
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教学目的和要求
❖掌握UPS分类、各种UPS方框图，理解UPS 主要性能和技术指标。
❖掌握UPS电源供电系统的配置形式。 ❖理解UPS操作和UPS日常维护。 ❖了解UPS的发展历史及趋势。
4
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UPS的内容提要
1
UPS组成
2
UPS逆变工作原理及主要技术
电压波形下陷：但电源电压低于80-85%额定值且持续一个或多个周波称为电压波 形下陷，通常是由大功率用电设备的启很冲击造成。
高压尖脉冲：由闪电、电子开关、电焊设备、静电放电等原因造成，高压脉冲峰 值电压可高达6000V，持续时间一般为0.5～5个周波。
瞬态高压：通常由雷电、电子开关、电焊设备、静电放电等原因引起，电压峰值 高达20000V，持续时间为0.5～5个周波
（单变换式）、在线式等。 ❖ 按输出波形的不同分：可分为方波和正弦波二种。
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1.3 UPS方框图
❖ 现在的UPS电源工业，可向用户提供如下几种类型的UPS电 源品种 ： 1、后备式UPS 2、在线互动式U来自百度文库S 3、三端式UPS 4、双变换在线式UPS 5、Delta变换型UPS
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1. UPS发展概述
❖ UPS的发展经历了初期的旋转型、60年代可控硅静止型、 80年代巨型功率晶体管（UR）静止型，到了90年代绝缘栅 双极晶体管（IGBT）制成的UPS，其技术性能在不断提高， 在通信电源系统中的地位和重要性也在逐步提高，现在已 经成为通信电源日常维护的一个重点。
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1.1 UPS组成
2、频率输入范围 指UPS能自动跟踪市电、保持输出电压与输入电压同步的 频 率 范 围 。 UPS 的 输 入 频 率 范 围 一 般 为 5 0 ± 5 % Hz， YD/T1095-2000规定UPS的输入频率范围为50±4%Hz。
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3、输入功率因数 输入功率因数高低是衡量是否对电网存在污染的一个重
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主要内容
❖ UPS发展概述 ❖ UPS分类、各种UPS方框图以及主要性能和技
术指标 ❖ UPS逆变工作原理及主要电路技术 ❖ UPS操作 ❖ UPS电源供电系统的配置形式 ❖ UPS日常维护
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重点、难点
❖本章重点 UPS分类、各种UPS方框图以及主要性 能和技术指标 UPS电源供电系统的配置形式
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输入特性
5、输入频率范围 指UPS能自动跟踪市电、保持输出电压与输入电压同步的
频率范围。UPS输出电压对输入电压的跟踪主要是为了保 证UPS在必须时能够顺利地进行旁路切换，避免由于输入 输出电压相差过大引起逆变器模块电源和交流旁路电源间 出现很大的环流而损害。 6、频率跟踪速率
指UPS在一秒钟内能够完成的输出频率变化范围。频率 跟踪速度可以表征UPS对输入频率变化的适应能力，特别 是在柴油发电机供电的时候，由于柴油发电机的频率稳定 度不是很好，如果UPS的频率跟踪速率过低，UPS就会出现 频率不同步告警，控制电路就会禁止UPS进行旁路切换。
载不会发生电源瞬时中断。
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5、Delta变换型UPS
特点：成功地将串联交流稳压控制技术与脉宽调制技术相结合 ，共
有四条供电通道向用户的负载供电 。
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1.4 主要性能和技术指标
❖ 输入特性 ❖ 输出特性 ❖ 保护性能
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输入特性
1、输入电压范围 指保证UPS不转入电池逆变供电的市电电压范围。在此电 压范围内，逆变器（负载）电流由市电提供，而不是电池 提供。输入电压范围越宽，UPS电池放电的可能性减小， 这有益于电池使用寿命的延长。目前UPS输入电压范围一 般为（－15％～＋10％）Ue之间。
要电性能指标。输入功率因数低时，不仅在吸取有功功率 的同时，还要吸收无功功率，其结果增大了系统配电容量， 影响系统供电质量。 4、输入电流谐波
因为可控硅的关断和开通， UPS的输入电流中含有丰富 的谐波成分，它形成输入的无功功率，是造成UPS输入功 率因数低的一个重要因素。因此在电路设计时，有的UPS 加入了PFC电路。
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3、三端式UPS
特点：为双磁分路结构，每个初级绕组和次级绕组都有一个磁分路，并接
电容可与每一个磁路组成LC谐振回路，当达到谐振点时，构成饱和电感， 使次级工作于饱和区，若初级输入电压变化时，次级输出电压恒定不变， 实现了稳压的目的。
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4、双变换在线式UPS
特点：克服了市电质量差对其性能的影响，市电中断时，负
❖ UPS在市电供电时，系统输出无干扰工频交流电。当市电 掉电时，UPS系统由蓄电池通过逆变供电，输出工频交流 电。
❖ UPS由整流模块、逆变器、蓄电池、静态开关等部件组成， 除此还有间接向负载提供市7.电1 （备用电源）的旁路装置。
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1.2 UPS分类
❖ 按输入输出相数分：单进单出、三进单出和三进三出UPS。 ❖ 按功率等级分：微型（＜3KVA）、小型（3KVA~10KVA）、
谐波干扰：由整流设备、电动机、继电器、通信设备、电焊机等产生的RFIEMI。
频率漂移：频率漂移是指电源的频率不能稳定在额定值，而是在额定值附近波动。 企业备用发电机组和小型水电站输出的交流电源经常会出现频率漂移的现象。
持续高低压：电网持续高压或者是持续低压主要是由于电网变压器或者是电力线 路容量有限，且电网变压器性能不佳，电网负荷过大或者是电网负荷过小的 原因造成。
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UPS操作
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UPS电源供电系统的配置形式
5
UPS日常维护
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讨论题
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目前市电存在的一些问题
市电中断：市电中断通常是指市电输出零电压，并持续两个周期以上。市电中断 的原因主要有配电空气开关跳闸、供电回路短路、电源设备故障等等。
电压浪涌：电压高于110%额定值且持续一个或多个周波称为电压浪涌。大功率用 电设备的退出或者电网受雷击干扰均可能造成电压浪涌。
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1、后备式UPS
特点：结构简单、价格便宜、噪声低，但绝大部分时间， 负载得到的是稍加稳压处理过的“低质量”正弦波电源。
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2、在线互动式UPS
特点：市电供电正常时，负载得到的是一路稳压精度很差的市电电源；
市电不正常时，逆变器/充电器模块将从原来的充电工作方式转入逆变 工作方式。这时由蓄电池提供直流能量，经逆变、正弦波脉宽调制向 负载送出稳定的正弦波交变电源。
❖本章难点 UPS逆变工作原理及主要电路技术
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教学目的和要求
❖掌握UPS分类、各种UPS方框图，理解UPS 主要性能和技术指标。
❖掌握UPS电源供电系统的配置形式。 ❖理解UPS操作和UPS日常维护。 ❖了解UPS的发展历史及趋势。
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UPS的内容提要
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UPS组成
2
UPS逆变工作原理及主要技术
电压波形下陷：但电源电压低于80-85%额定值且持续一个或多个周波称为电压波 形下陷，通常是由大功率用电设备的启很冲击造成。
高压尖脉冲：由闪电、电子开关、电焊设备、静电放电等原因造成，高压脉冲峰 值电压可高达6000V，持续时间一般为0.5～5个周波。
瞬态高压：通常由雷电、电子开关、电焊设备、静电放电等原因引起，电压峰值 高达20000V，持续时间为0.5～5个周波