动态式不间断电源
UPS电源的组成与基本原理
整理课件
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1. UPS的基础知识
UPS的主要作用——电网中的骚扰 > 停电:短时间的、长时间的...
骚扰
特征
停电(Power outages)
间断(Micro-outages)
> 为了消除这些电网中的干扰,制定有关的供电标准:
–供电标准EN 50160 定义了欧洲配电系统中的如下一些正常波动:电压 +10% 到 -15% (每10分钟间隔的平均有效值),其中每周95%的时间必须在±10%的 范围内; 频率 +4% 到 -6% ,一年中有99.5%的时间在1%的范围内
– 国家标准《电子计算机场地通用规范》(GB/T-2887-2000)中关于机房供配电 要求如下: 频率:50Hz, 电压:380V/220V,相数:三相五线制或三相四 线制/单相三线制:
输出
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1. UPS的基础知识
UPS的定义
> UPS是电力电子技术的产品: 以电力为对象,以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子技术。 它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转换。
– 从1956年第一只可控硅(SCR)诞生之日起,即进入了电 力电子技术的时代。70年代末期由微电子技术与电力晶体 管(GTR)技术相结合,进入了现代电力电子技术的时代。
UPS电源的组成与 基本原理
培训资料
目录
1.UPS的基础知识
> UPS的定义 > UPS的主要作用 > UPS的分类和拓扑结构 > UPS的基本组成
不间断电源方案
不间断电源方案在现代社会中,电力的稳定供应对各个领域的正常运行至关重要。
然而,在电力网络出现故障或停电的情况下,各种设备和系统都会受到不同程度的影响。
为了解决这一问题,不间断电源(Uninterruptible Power Supply,简称UPS)方案被广泛采用。
一、不间断电源的基本原理不间断电源是一种具备蓄电池作为备用电源的装置,能够在电力中断时提供稳定的电力供应。
其基本原理是将交流电源转换为直流电源,并将其用于供电,同时将多余的电能存储在蓄电池中,以备不时之需。
二、不间断电源的应用领域1. 信息技术领域:数据中心、服务器机房、网络通信设备等对电力供应要求非常高,不间断电源的方案应用广泛。
在这些场所中,UPS能够保证设备的正常运行,并在电力中断时提供足够的时间进行备份和关闭。
2. 医疗领域:医院、诊所等医疗机构需要时刻保持电力供应,以确保医疗设备的正常使用。
不间断电源的方案可提供医疗设备所需的电力,并在电力中断时保障病人的生命安全。
3. 工业自动化领域:工厂、生产线等工业场所对电力的连续供应要求较高。
通过应用不间断电源方案,可以避免因电力中断导致的设备故障和生产中断,提高生产效率和产品质量。
4. 交通运输领域:机场、火车站、地铁等交通枢纽需要保持电力供应,以保证公共交通工具和设备的正常运行。
UPS方案可以提供连续的电力,确保交通运输系统的正常运转。
三、不间断电源方案的分类和特点1. 离线式UPS方案:离线式UPS在市场上应用最为广泛。
其特点是当电力供应正常时,电能直接供给负载;当电力中断时,UPS通过内部逆变电路将蓄电池能量转换为交流电以供负载使用。
该方案成本低、效率不高,适用于对高品质电力不敏感的场所。
2. 在线式UPS方案:在线式UPS在电力供应正常时,交流电能首先经过整流变为直流电,再由逆变器将直流电转换为供给负载的交流电。
在电力中断时,负载直接从蓄电池或逆变器输出,并不受电力供应状态影响。
不间断电源UPS工作原理及应用
不间断电源(UPS)知识何谓不断电系统(UPS)?不断电系统的英文名称是Uninterruptible Power Supply取其英文字缩写即为"UPS"。
所以不断电系统依其字面的意义,就是当电源中断或异常时能够不间断提供电力以维持计算机正常运作的设备。
为何需要不断电系统(UPS)?不稳定的电源质量均足以影响计算机的正常运作。
而不断电系统,不仅在输入电源中断时可立即供应电力,在电源输入平时,也可对质量不良的电源进行稳压、滤除噪声、防雷击等功能以提供使用者稳定纯净的电源。
所以,拥有不断电系统就像为计算机设备购买了保险一样,有备无患。
不断电系统(UPS)种类有那些?按照不同的标准有不同的划分方法,如按UPS工作性质可分为以下几种:离线式(OFF LINE) ,在线式(ON LINE),在线互动式式(LINE INTERACTIVE)和串并联工作模式。
何谓离线式不断电系统(Off-Line UPS)?如下离线式系统方块图,平常市电走旁边的一条直通路径(直接供电给负载。
只有停电或市电异常时,才由电池提供电力。
经逆变器转换为交流电源提供给负载电力。
特色:1. 市电正常时,UPS对市电几无处理而直接输出至负载,对市电噪声、突波衰减能力差。
2. 具转换时间,保护性最低。
3.结构简单、体积小、重量轻、控制容易、低成本特性。
何谓在线式不断电系统(On-Line UPS)?在线式UPS平常由逆变器输出给负载电力,只有UPS故障、过载或过热时才会转为旁路输出给负载。
特色:1.输出至负载之电力经UPS处理,输出电源质量最高2.无转换时间3.结构复杂,成本较高4.保护性最高,对市电噪声、突波衰减能力最佳何谓在线互动式不断电系统(Line-Interactive UPS)?互动式UPS平常由旁路经变压器输出给负载,逆变器此时做为充电器。
当断电时逆变器则将电池能量转为交流电输出给负载。
特色:1.具双向性转换器设计,UPS电池回充时间较短2.具转换时间3.控制结构复杂,成本较高4.保护性介于在线式与离线式UPS之间,对市电噪声,突波衰减能力差如何选购适当的不断电系统(UPS)?1.UPS的质量最重要是有良好的稳定度及可靠的特性2.在各地有及时的销售与维修服务3.具最优秀的研发工程人员,具产品创新开发能力4.产品具备效率高,噪音低等优异特性5.厂商声誉较佳,及财务结构健全者6.产品经过国外检验机构认证合格等7.工厂经过检验机构认证合格如ISO9001,ISO9002我住的地方很少停电,我需要拥有不断电系统(UPS)吗?据统计,电力问题中停电只占一小部分,不易察觉的电力问题,例如电压过高、电压过低、突波等才是电力问题之大宗。
UPS简介及其发展
UPS简介及其发展伴随着计算机的普及和相关技术的发展,越来越多的设备对供电质量提出了更高的要求。
本文对UPS的发展做了简要介绍,并对UPS的分类及发展趋势进行了分析和阐述。
标签:UPS、干扰、工作方式、发展趋势不间断电源(uninterruptible power system,UPS)又叫不停电电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成部分恒压恒频的不间断电源。
UPS不仅使得供电无中断,而且还具有稳定输出电压和抗干扰等功能,从而保证了电源的质量。
UPS的重要性也越来越受到广大用户的关注,被广泛应用于国民经济的各行各业中,如通信、金融业、办公自动化、航空航天、计算机网络等使用计算机的场所。
1.電网中的干扰及危害有许多因素能够造成供电不正常,需要用UPS来保证供电质量,目前市电电网中污染的因素除了电压波动、频率变化外,还有以下几种情况:(1)电压浪涌电压浪涌是指在一个周期或多个周期内,电压超过额定电压值的110%。
(2)电压尖峰电压尖峰是指在半个周期至100ms期间内,叠加达60kV以上的电压脉冲。
(3)电压瞬变电压瞬变是指在10ms至100ms期间,叠加在市电电压上达2kV的脉冲电压。
(4)电压跌落电压跌落是指一个或多个周期内的电压低于额定电压有效值的80%至85%。
2.UPS发展概述最初的UPS电源是在20世纪60年代产生的,是靠电动机所带飞轮惯性提高输出电源的质量和提供后备供电时间(一般不超过5秒);然后出现了以蓄电池组供电给直流电动机带交流电机提供后备电源的供电系统,这种方式供电效率较低;再后来是靠内燃机提供后备供电的UPS电源,这种UPS设备庞大笨重、操作不够灵活、而且效率低、噪声大。
这些都是动态方式的UPS电源。
随着电力电子学的发展,可实现大功率的电能转换,于是出现了静态UPS。
这种UPS具有没有振动、噪音低、体积小、控制灵活、效率高等优点。
随着电力电子技术、微电子技术的飞速发展,UPS技术也正在朝着数字化、高频化、智能化、模块冗余化和绿色化的方向不断前进。
不间断供电电源UPS技术说明
不间断供电电源UPS技术说明1.1 总体要求1) 当进线电源的电压或频率波动时, UPS应能在无人值守情况下,提供一个稳定的输出,并在电网失电时,由电池经逆变器输出额定的、高可靠度的电源。
2) UPS是室内型设备,金属外壳,立式,落地安装。
它由以下部件组成:➢整流器;➢蓄电池;➢逆变器;➢静态开关;➢旁路开关及隔离变压器3) 正常情况下,UPS经进线电源、整流、逆变后输出,同时保持电池在浮点状态,并能带满负荷持续运行。
4) 当主电源均失电时,自动切换至电池输出,且电源恢复后,整流、逆变自动重新输出(上述开关切换后,输出不间断)。
5) 在逆变器故障时,静态开关将自动切换至旁路供电模式;故障解除后,静态开关自动平滑切回原供电模式。
6) 应设手动旁路维修开关,以便于在维修整流器、逆变器或更换电池时,能将该部件隔离。
1.2 技术性能●输入电压:三相380V±10%,或单相220V±10%●输入频率:50HZ±5%●输出电压精度(%):AC220V➢稳态:不大于±3%➢动态:负荷0~100%变化时,其偏差值小于±5%,恢复时间小于20ms●输出电压调节范围: ±3%●输出效率:≥90%●输出波形:纯正弦波●输出频率精度:50HZ±0.5%●同步范围:50HZ±2%●同步速度:≤1Hz/s●总谐波含量:≤3%●负载功率因数范围:0.9(超前),-0.7(滞后)●单机无故障时间(MTBF):>100000h●静态旁路开关切换时间:≤4ms●备用电源切换时间:0ms●过载能力:125%额定值时可维持20min,150%额定值时可维持5min。
1.3 功能要求●UPS应具备防止过负荷及外部短路的保护。
●UPS交流电源输入回路中应有涌流抑制措施。
●UPS的所有部件的功率均应满足长期额定输出的要求。
●UPS装置面板上应设有各种运行和故障显示。
UPS的基础知识
不间断电源的应用基础一、UPS的物理分类:1、动态不间断电源;2、静态不间断电源;60年代以前主要生产动态(Dynamic)不间断电源。
在交流市电正常时,用市电驱动马达,再带动发电机发出交流电,一方面给负载供电,另一方面带动巨大的飞轮,使飞轮高速旋转。
当市电波动时,由于惯性飞轮的惯性对短时间的电压突变或干扰无反应,保证了输出电压的稳定。
在交流市电停电时,依靠飞轮的巨大惯性继续带动发电机发电供给负载,同时启动备用柴油机,在柴油机的转速与发电机的转速(飞轮的转速)相同时,经离合器驱动飞轮,继续用飞轮带动发电机给负载供电,从而完成了从市电切换到柴油机的过程。
市电恢复正常后,由驱动马达来带动发电机给负载供电,同时经离合器将飞轮与柴油机脱离,完成从柴油机到市电的切换。
这个系统又称为D-M-G系统。
这个系统稳定可靠,维护技术要求比较简单,但设备庞大笨重、操作控制不灵活、噪声大、效率极低、且切换时间太长。
因此在60年代以后随着半导体电力电子器件的发展,被静态不间断电源所取代。
图1. 动态UPS的框图二、UPS的基本概念(一).什么叫UPS?UPS是英文Uninterruptable Power Supply 的缩写,中文译为“不间断电源”,它是能够实现两路电源之间无间断地相互切换的装臵。
(二).为什么要使用UPS?随着电子技术的飞速发展,各种各样的用电器越来越多。
而这其中的绝大部分都是非线性负载,也就是说它们从电网提取的电流的波形与电压波形不一致。
这样无疑给电网带来了大量的谐波以及其它的公害,使供电的质量越来越坏。
另一方面,一些重要的用电部门,如机场、医院、银行等等,和一些重要的用电设备,如计算机、通讯设备等等对供电质量的要求越来越高,不仅要求不停电,还要求电压、频率、波形准确完好,不能受到电网的任何干扰,要有一个干净或净化的电源条件。
这就使负荷(用电器)与电网供电质量之间的矛盾日趋加深。
电网的干扰(公害)分为六类:1)噪声:在正弦电压波形上叠加的一些尖脉冲(毛刺);2)电压变化:正弦电压的幅值过高或过低;3)频率变化:正弦波的频率不是标准50Hz,过高或过低;4)瞬间间断:正弦波的短暂不连续,一般指小于300毫秒的间断;5)停电:正弦波的长时间不连续,一般指大于300毫秒的间断;6)谐波:在标准50Hz的电网频率上叠加了50Hz整数倍或非整数倍的信号,使正弦波形严重失真。
UPS不间断电源原理
UPS不间断电源原理UPS(不间断电源)是一种电力设备,主要用于保障在电源中断或异常时,继续向负载供电,以防止因电力波动或中断而导致的数据丢失、设备损坏或生产停工等问题。
本文将介绍UPS的原理和工作方式。
1. UPS的原理UPS的原理主要包括两个方面:电池供电和逆变器供电。
1.1 电池供电UPS通过内置的电池组提供电力,当电源正常时,电池组会被电源充电,以备用。
当电源中断时,电池组会立即发挥作用,向负载提供持续稳定的电力。
电池组的容量大小可以根据负载的需求来确定,一般来说,UPS可以支持数分钟到数小时的运行时间。
1.2 逆变器供电UPS内部还设有一个逆变器,它的作用是将电池组提供的直流电转换成交流电,并输出给负载。
逆变器会自动检测电源状态,一旦检测到电源中断或异常,逆变器会迅速启动并切换到电池供电状态,以保证负载的持续供电。
2. UPS的工作方式UPS的工作方式可以分为三种模式:在线模式、备用模式和在线交互式模式。
2.1 在线模式在线模式是指UPS在电源正常时,直接将电源供电给负载,并同时通过电源充电电池组。
在这种模式下,UPS提供了高度的电气隔离和稳定的输出电流,能够有效应对电力问题。
2.2 备用模式备用模式是指UPS在电源正常时,通过电源充电电池组。
当电源中断时,逆变器会立即启动并将电池组的直流电转换成交流电,供给负载使用。
与在线模式相比,备用模式的切换时间稍长,但仍能提供持续稳定的电力。
2.3 在线交互式模式在线交互式模式是在线模式和备用模式的结合,UPS会根据电源的质量和负载的特点动态地切换工作模式。
当电源质量良好时,UPS会直接将电源供给负载,并同时将多余的电能用于充电电池组。
当电源质量下降或中断时,UPS会立即切换到备用模式,以保障负载的持续供电。
3. UPS的应用领域UPS广泛应用于各个领域,特别是对于需要稳定和可靠电力供应的行业。
以下是几个典型的应用领域:3.1 电脑和服务器UPS可以保护电脑和服务器不受电源异常的影响,避免数据丢失和设备损坏。
动态UPS方案介绍
UNIBLOCK UBT+ 系统配置
UNIBLOCK UBT+工作范围
• •
旁路 • 工作频率: 50 Hz 工作电压: 380 V up to 25kV 单机功率: 400 kVA – 2.5 MVA
储能设备
耦合电感
•电池储能,或者,飞轮储能
核心设备
电池储能 或
M
G
•UNIBLOCK •动态输出完美正弦波 •动态UPS关键技术的核心
alternative
Converter 500 E3 15
Uniblock Machine 7 E6 17 E6 18 18 Control 43 E6 18 15 E6 18
Coupling Choke 50 E6 24
System Control 2 E6 15
Windings Rotating Bearings Rectifier
动态 UPS
UPS Rating (kVA) for Capacitive Load 80% 84% 88% 94% 100% 84% 74% 61% 54% 49% 46% 43% 41% 40%
动态UPS的谐波隔离能力
静态 UPS
Mains current Load current Mains current
德国PILLER动态UPS打造高效节能数据中 打造高效节能数据中心 据中心
I. 动态UPS的关键技术, 的关键技术,特别适用于以IT设备为主要负载的数据中心
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 可靠性/ 质量/ MTBF 节省占地面积,高效率(最高97%) 超前功率因子下,UPS容量不降额 谐波隔离能力 负载侧短路处理 负载侧峰值电流处理 先进的配置 ,隔离并联总线系统(IP-BUS)– 提高设备使用率,负荷分担
不间断电源分类
一、现代UPS主要分为两大类三种形式:1.一类是动态UPS,所谓动态,顾名思义,就是说:不间断电源之不间断是靠动能维持的,这是最早的方案;另一类是静态UPS,也就是我们现在看到的由功率器件控制的UPS。
2.三种形式是后备式、在线式,还有一种介于两者之间的在线互动式;图1为在线式UPS的原理图,主要由整流器、逆变器、静态转换开关和后备电池组成。
输出的交流电源是经过逆变器重新产生,其电压、波形频率由UPS本身控制,具有稳压、稳频、净化和不间断等功能。
3.高频机与工频机区别定义1、高频机:利用高频开关技术,以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS,俗称高频机,高频机体积小、效率高。
2、工频机:采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机,主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。
2、高频机VS工频机2-1高频机不带隔离变压器,其输出零线存在高频电流,主要来自市电电网的谐波干扰、UPS整流器和高频逆变器脉动电流、负载的谐波干扰等,其干扰电压不仅数值高而且难以消除。
而工频机的输出零地电压更低,而且不存在高频分量,对于计算机网络的通信安全来讲,更加重要。
2-2高频机输出没有变压器隔离,如果逆变功率器件发生短路,则直流母线(DC BUS)上的高直流电压直接加到负载上,这是安全隐患,而工频机则不存在此问题。
2-3工频机的抗负载冲击能力较强。
3、性能比较序号 指标比较 高频UPS 工频UPS1 过载能力 一般 较强2 抗输入浪涌能力 一般 较强3 输出抗冲击、短路能力 一般 较强4 输入PF值 0.99 0.75 整机效率 85~90% 75~85%6 功率密度 高 小7 零地电压 相对较差,有高频分量相对较好8 输出级元器件 多 少9 功率器件容量 小 大10 故障时器件损坏程度 大 小11 可靠性 一般 好12 可维护性 较复杂 简易13 重量 轻 重14 体积 小 大15 与发电机适应力 较差 好二、后备式:正常情况下,后备式UPS的逆变器处于非工作状态,电网电能通过稳压和滤波环节直接供给负载;此时,电池处于充电状态。
不间断电源――UPS试验报告
不间断电源――UPS试验报告一、试验目的本试验旨在测试不间断电源(UPS)的性能和可靠性。
通过对UPS的一系列试验,可以评估其在供电中断情况下的稳定性和自动切换功能。
二、试验内容1.静态工作方式测试2.动态工作方式测试3.输出电压和频率调整测试4.电池供电时间测试5.自动切换测试6.压力测试三、测试设备1.不间断电源(UPS)2.电压表3.频率表4.电池5.负载设备四、试验过程和结果1.静态工作方式测试将UPS接入市电,打开开关使其处于工作状态,待UPS输出稳定后,使用电压表和频率表测量输出电压和频率。
结果显示,UPS的输出电压和频率与市电基本一致,符合要求。
2.动态工作方式测试通过模拟市电中断情况,观察UPS的自动切换功能。
在UPS供电的情况下,将市电断开,观察UPS是否能够自动切换到电池供电状态,并保持负载设备的正常运行。
结果显示,UPS在市电中断后迅速切换到电池供电,同时保持负载设备的运行。
当市电恢复后,UPS会自动切换回市电供电状态。
3.输出电压和频率调整测试通过改变输入电压和负载大小,测试UPS对输出电压和频率的调整能力。
结果显示,无论输入电压和负载大小的变化,UPS都能够及时调整输出电压和频率,保持其稳定性。
4.电池供电时间测试将UPS与负载设备连接,断开市电供电,观察UPS能够供电多长时间。
结果显示,UPS能够持续供电数小时之久,满足长时间停电时的需求。
5.自动切换测试通过模拟市电中断的情况,观察UPS的自动切换功能。
结果显示,在市电中断后,UPS能够迅速切换到电池供电状态,并保持负载设备的正常运行。
当市电恢复时,UPS能够自动切换回市电供电状态。
6.压力测试通过长时间高负载运行测试UPS的稳定性和可靠性。
将负载设备连接到UPS上,并将其运行时间设置为数小时,并持续观察UPS的工作状态。
结果显示,UPS能够稳定地供电并保持负载设备的正常运行。
五、结论经过一系列试验,不间断电源(UPS)表现出良好的性能和可靠性。
什么是UPS
什么是UPS九月30th, 2006UPS是英语Uninterruptiable Power Supply的缩写,译为不间断电源。
由20世纪60年代的旋转发电机发展到目前的具有一定智能化程度的静止式全电子电路,它也是随着电子技术特别是功率器件和自动控制技术的飞速发展而日趋成熟的。
其基本功能是:市电中断供电时,能不间断供电;始终向负载提供高质量的交流电源,达到稳压.稳频.抑制浪涌.尖峰.电噪音.补偿电压下陷.长期低压等因素干扰。
按其工作原理分为动态式(又称旋转式ROTATORY TYPE)和静态式(STATIC TYPE)。
动态式UPS由引擎与发电机组构成,它是靠交流市电驱动交流电动机旋转,从而带动同轴的交流发电机和惯性飞轮同速旋转运行,由发电机向负载供电。
市电波动时由于惯性飞轮对短时间的电压突变后干扰无反应,保证了输出电压的稳定;市电断电靠飞轮的惯性将额定电压供电再延长5秒钟,由于保存数据信息。
后来发展到内燃机式UPS系统,但这类UPS体积大噪音大.效率低,在目前应用不多。
就目前用得最多的,最常用的UPS还是静态式UPS,现在一般讲的UPS也是指静态式UPS,但在概念上还是应分清楚。
静态式UPS 动态式UPS因应用较少,所以在人们通常所指的UPS大都指静态式UPS。
静态式UPS根据供电方式可分为在线式(ON-LINE),后备式(或称离线式,OFF-LINE/BACK-UP)及线上交互式(LINE-INTERACTIVE)三类。
真在线式UPS 电源的定义是:当输入,负载和UPS本身都正常工作时,UPS电源将输入的交流市电先通过整流器变成直流电,然后通过逆变器将直流电逆变成交流电,输出标准的稳定的纯净的正弦波电源,也即在一切都正常的情况下,负载得到的是由逆变器输出的高质量的正弦波电源。
后备式UPS电源的定义是:当输入,负载及UPS本身都正常工作时,UPS仅仅是将市电做简单的升压,降压和滤波处理,然后直接输出给负载使用,只有当输入电源不符合要求时,UPS才将电池的直流逆变成交流电,输出给负载使用。
动态UPS简介
动态UPS简介一.动态UPS和柴油耦合动态UPS基础介绍动态UPS的关键在于:无论UPS处于何种运行方式下,其负载的供电应能直接由同步发电机或者同步电动机发电机来进行调节,并不在于是否用电池或者用飞轮来作为短时的应急后备能源,而是在于其输出电能的方式。
动态UPS单线图从上图中可以看到,无论储能方式是使用飞轮还是电池储能方式,动态UPS最关键技术在于输出侧的电能调控是由上图中的M/G电动机-发电机来提供的。
并且输入输出侧通过扼流线圈实现99%的输入输出谐波隔离以及瞬态电源故障的隔离。
动态UPS系统无论在何种运行状态下,包括市电正常工作或储能装置提供电能或者柴油发电机组提供电能状态下,最关键的M/G电动机-发电机始终保持1500RPM的旋转,对负载进行稳压稳频及提供无功功率。
有功功率的来源根据UPS运行状态,由市电或者储能装置或者柴油发电机组提供。
当市电断电时,由储能设备(飞轮或者电池)提供临时有功功率能量,通过M/G电动机-发电机装置给负载供电。
当飞轮转速或者电池储能达到设置门限值时,通过外接的柴油发电机组启动,并负责随后提供有功功率能量。
柴油耦合动态UPS单线图柴油耦合动态UPS,通过离合器将M/G电动机-发电机与柴油发动机连接。
当市电模式或储能设备提供有功功率时,M/G电动机-发电机始终保持1500RPM旋转提供稳压稳频作用,柴油发动机不工作。
当市电停电储能设备的储能放电至门限值时,系统通知柴油发动机启动。
当柴油发动机达到1500转/分钟时,通过离合器与M/G电动机-发电机连接,随后由柴油发动机带动M/G电动机-发电机工作,为负载提供能量。
无论是动态UPS还是柴油耦合动态UPS,核心技术都在于M/G电动机-发动机和扼流线圈(耦合电感),特点在于:1.能够实现99%的输入输出谐波隔离以及瞬态电源故障的隔离2.具有极低的次瞬态电抗,能提供高达14倍额定电流的抗短路能力和极强的抗冲击能力3.实时对UPS的输出电压进行调控,在任何负载情况下快速实现稳压4.可以使用飞轮储能方式,使用机械能代替化学能5.整机效率高达97%二.动态UPS关键技术随着数据中心行业的蓬勃发展,对UPS提出了更高要求,要求其具有显著的可靠性之外,高效、节能、维护简单化、扩容模块化等体现了未来UPS电源的发展趋势,动态UPS可以充分为数据中心带来节能高效的解决方案。
UPS不间断电源概述
UPS不 间 断 电 源 概 述
张 聪 (广 东电 网有 限责任 公 司 电力调度控 制 中心 ,广 州 510600)
[摘 要] 基 于 UPS不 间 断 电源 发展 历 程 ,对 比 了各 阶 段 UPS不 间 断 电 源 的优 缺 点 ,介 绍 了 UPS不 间断 电源 组 成 部 分 及 其 原 理 。按 照 逆 变 器 的接 入 方 式 ,UPS不 间 断 电 源 分 成被 动后 备 式 、在 线 互 动 式 和在 线 式 ,阐 述 了各 类 型 的特 点 。
2.4 第 四代 UPS不 间断 电源—— 模块化 高 频 UPS 高 频 UPS不 问 断 电源 的 出现 为 UPS的模 块 化 架 构 奠
定 了技 术 基 础 ,通 过 类 似 通 信 电 源 的模 块 技 术 的 供 电构 架 ,使得模块化 的高频 UPS技术 得 以实现 。其性 能提 升 主要 表 现 在 以下 几个 方 面 :首 先 ,可 靠 性 得 到 大 幅 提 升 , 全模 块 化解 决 了单个 故 障 点不 易 排 除 的 问题 。其 次 ,商业 价值 明 显 ,整 体 的模 块 化 设 计 使 得 UPS工 作 效 益 得 以 提 高 ,并充分利用 了通信 电源 的休眠功 能,使 UPS系统保 持最 佳 运行 状 态 。再 次 ,在维 护 方 面 ,对 专 业 技 术 的要 求 也大 幅 降低 。对 于 容 量 在 50kVA 以下 的模 块 化 UPS,采 用热 插 拔技 术 可使 操 作 人 员在 线 进 行 维 护 ,故 障修 复 时 问 缩短 至 分 钟 级 。 而 模 块 容 量 在 200kVA 以 上 的 模 块 化 UPS,由于采 用 了模 块 隔 离 技 术 ,虽 然 无 法 进 行 热 插 拔 , 但 是 操 作人 员 可 通过 在 线分 、合 模块 来进 行 维 护 和查 找故 障 ,大幅缩短 了修 复时问 ,同时配置冗余模块来保证 容量 可用 性 。最 后 ,不 同 单 元 模 块 化 可 拆 卸 ,便 于 运 输 和 施 工 。相 较 于其 它 几 代 产 品 ,模 块 化 高 频 UPS不 间 断 电源 的功 率 密度 更 高 、维 护 更简 单 易行 、使用 更 便捷 。
简谈柴油机动态式不间断电源UPS
一
下。
,
一
系统描述 该系统 以简洁而有效 的方式不断地对市 电进
案 。随着 电脑 网络 、医疗器械和精密仪器 的不断 行 过滤 ,并保护突发停 电事故 。旋转 (动 态式 ) U S系统 以其独特 的设计理念 , P 为用户提供最优化
功功率,与电抗器结合作为有源滤波器。当市电
断 电时 ,发 电机先 由感应耦合器驱动 ,然后 由柴
油 机驱动 ,提供电源给紧急负载使用 。
客户对 U S P 的需求逐渐扩大 ,使得U S 到了广 P得
泛的应 用。事实上 ,绝大多数人从 一开始接触和 了解 的就是 “ 静态变换 ( 电池式 )U S 。谈到 P”
对 于U S P 的概念。
从 世界范 围来讲 ,U S的发展 与应用 在 中国 P 相对 比较滞后 ,这 主要还是 由于经济相对 落后造
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us P不间断电 源电源产品应用
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计 的理念, 也是U S P 系统 的心脏。外转子 (红 色 ) 包含一个两极三相线 圈 ,在市电模式下 ,它能加 快 自由转动 的内转子 ( 黄色 )的转 速。市 电断 电
在大功率市场 ,已经独树一 帜 ,相 比较静 态变换 ( 电池式 )的 U S P ,单机 功率范 围高 、优势明显 、 功能强大 、具备 了集成化 的电源解决方案 ,由于 其结 构简单 紧凑 、可靠性 更高 、并且随着功率应 用 的增 高 ,其高效 率产生 的经济性更加 突出。因
ups无缝切换原理
ups无缝切换原理UPS(不间断电源)无缝切换原理UPS(不间断电源)是一种用于提供电力保障的设备,它能够在电网电力故障或异常时提供稳定的电力输出,以保证电气设备的正常运行。
而UPS的无缝切换功能则是其最重要的特性之一,它能够在电网电力故障的瞬间实现从市电供电到UPS供电的切换,确保用户设备的连续供电。
UPS无缝切换的原理主要基于以下几个方面:1. 双路供电设计UPS系统采用双路供电设计,即同时连接市电和UPS输出电源。
市电为UPS的主电源,而UPS输出电源则为备用电源。
在市电正常供电时,UPS会将市电电能通过整流器转换为DC电能,并通过逆变器转换为AC电能供应给用户设备。
同时,UPS将市电电能也用于充电,以保证备用电源的充电状态。
2. 检测电网电力质量UPS内置了电网质量检测模块,能够实时监测市电的电压、频率以及波形等参数。
一旦检测到市电异常,如电压过高或过低、频率异常等情况,UPS会立即做出响应。
3. 转换时间控制当UPS检测到市电异常时,它会根据设定的转换时间控制逻辑来执行无缝切换。
通常,转换时间控制逻辑分为两种模式:静态切换和动态切换。
静态切换是指在市电异常发生时,UPS会立即切换到备用电源输出,以保证用户设备的连续供电。
这种切换方式速度非常快,一般在毫秒级别内完成,对于一些对电力连续性要求很高的设备,如计算机服务器、数据中心等,非常适用。
动态切换是指UPS在检测到市电异常后,会先进行一段时间的电能转换和输出稳定化的处理,然后再切换到备用电源输出。
这种切换方式速度相对较慢,一般在数秒钟至十数秒钟之间,适用于一些对电力连续性要求相对较低的设备,如家庭电器、办公设备等。
4. 电源切换机构UPS的无缝切换还依赖于电源切换机构的设计和控制。
电源切换机构通常由继电器、开关、电路板等组成,能够在市电异常时切换电源输出路径,保证UPS输出电源的稳定性和可靠性。
UPS的无缝切换原理是基于双路供电设计、电网质量检测、转换时间控制和电源切换机构等方面的综合作用。
ups各品牌简介1
UPS各品牌介绍一、艾默生UPS艾默生公司(纽约证券交易所股票代码:EMR)创建于1890年,总部设于美国密苏里州圣路易斯市,是全球最悠久的跨国公司之一。
经营领域涉及网络能源、过程管理、工业自动化、环境优化技术、家电和工具五大领域,为客户提供创新性的解决方案。
公司业务遍布全球150多个国家,在世界各地拥有60多个子公司及14万多名员工,2009财年的销售额达209亿美元,位列《财富》美国500强第94位。
艾默生网络能源有限公司是美国艾默生公司下属子公司,在中国设有30个办事处及29个用户服务中心。
艾默生网络能源有限公司致力于将科技与应用工程技术完美结合,致力于为客户提供最有竞争力的3G解决方案、动态数据中心解决方案、IT网络能源解决方案以及新能源、新技术解决方案,致力于为客户创建竞争优势。
艾默生网络能源产品涉及通信电源、UPS 不间断电源、机房专用精密空调、电力操作电源、太阳能和风能、户外一体化通信机系统、服务器机柜系统、ATS自动切换系统、STS静态切换开关、低压配电柜、SPM服务器电源管理系统、动力及环境监控系统、动力网保护产品等领域。
艾默生网络能源有限公司是全球通信/IT行业网络能源产品、动力一体化整体解决方案及一体化服务的主流供应商。
二、台达UPS 台湾品牌,在国内有多处生产厂家,最大的产地在吴江三、美国力迅UPS力迅电子有限公司成立于二0 0一年,是专注于电源、电子电力及新能源电力转换领域的高新技术企业。
主营业务是为全球用户提供高端的电源、电子电力产品和全套电源及电力转换系统集成解决方案,产品涵盖全系列不间断电源(UPS),各种逆变电源、专用电源、长寿命蓄电池、免维护阀控式铅酸蓄电池,以及各种新能源电力转换配套装备等。
力迅建有较大规模的现代化花园式工厂,拥有十数条流水生产线和完备的检测设备,以及经验丰富的研发、生产、管理团队,年产能力达到100万台套以上。
力迅企业至今已经通过ISO9001国际质量体系认证,ISO14001国际环境体系认证,OHSAS18001职业健康安全管理体系认证,多个系列产品荣获中国泰尔认证,欧洲CE认证,ROHS认证,美国UL认证,FCC认证,也取得了国内多个行业入围进网许可。
不间断电源UPS的基本参数
不间断电源UPS的基本参数UPS 是(交流)不间断供电系统(Uninterruptable Power system)的缩写。
它分为动态和静态两种,动态UPS 由旋转电机组成,而由电子元器件构成的UPS 是静态的,一般所说的UPS 多指静态UPS。
UPS 主要用于敏感电子设各和不允许停电的场合,如计算机系统、生产线的过程控制、远距离通讯、医疗设备、飞机场、银行系统等。
UPS 的基本参数(1)负载负载可分三类,10kV·A以下为小负载,10~60kV·A为中负载,60kV·A以上为大负载。
(2)输出电压的谐波含量(失真)谐波电压对电路中的参考电压及低电压工作的逻辑电路会造成噪声。
(3)非线性负载指电感性负载或电容性负载。
在计算机系统中,非线性负载主要是主机、打印机(特别是激光打印机)和显示终端等;线性负载主要是磁盘和磁带设各。
一般小负载是非线性负载;中负载是线性与非线性负载相近或其中一种稍大;而大负载一般是线性负载,因为大负载由多台设备构成,运行中此起彼伏,宏观看起来总负载比较稳定。
(4)阶跃负载当一部分负载接通或断开时,都会使负载产生阶跃变化。
由于UPS 不能瞬时更正这种突然变化的电流9 输出电压就会产生相应的变化。
小负载由于只接很少的设各,有时会出现100%的阶跃负载。
中等负载出现的阶跃不超过50%。
而大负载只有在不正常的运行状态下才可能出现超过z5%的阶跃负载。
一般的逆变器设计都能满足小于25%的阶跃负载。
(5)效率对于一个大系统来说,效率必须足够高。
比如一个125kV·A的UPS,若只有85%的效率,那么每年多消耗的费用相当于初始投资的。
动态ups 工作原理
动态ups 工作原理UPS是不间断电源的缩写,它的主要作用是在电网电力供应出现断电或波动时,能够将根据预先设定好的参数自动完成电池供电并恢复电力供应。
随着技术的进步,动态UPS(Uninteruptible Power System)在节能、可靠性等方面有了很大的提升,已经成为现代数据中心、通信基站等场所必不可少的基础设施。
接下来,我们就来详细介绍动态UPS的工作原理。
首先,我们需要了解动态UPS的结构。
动态UPS是由三个部分组成的:整流器、逆变器和静态开关。
整流器将电网电源转变为UPS的直流电源,而逆变器则将其变为交流电源,供给设备的需要。
静态开关则起到了连接和分离电源和负载的作用。
其次,我们需要了解动态UPS的工作原理。
当外部电源供应正常时,静态开关处于连接状态,整流器将电网电源转变为UPS的直流电源,同时将电池充电。
如果电网电源故障,UPS会立即主动打开静态开关,并在数毫秒内切换到电池供电模式,而此时也会同时控制逆变器开始工作,将电池的直流电源转变为UPS所需要的交流电源,以确保负载继续运行。
在电网电源恢复正常时,UPS将在确保电网电源恢复稳定后,再次切换到电网供电模式,并且重新开始充电。
另外,在UPS的应用中,已经产生了一种新的类型——双转换型UPS,也称为在线UPS。
与动态UPS相同,双转换型UPS也由整流器、电池、逆变器等组成,但是,它的本质是将负载始终放在逆变器中,而不是直接与主电网联系在一起。
因此,它不需要进行切换。
最后,我们需要了解动态UPS的优点。
首先,动态UPS可以实时监控UPS的状态,并且能够迅速调整电池的充电和放电,以保证负载能够持续地稳定运行。
其次,动态UPS具有较低的能耗率,并且能够监控UPS的热功耗,调整和优化UPS的运行模式,以提高效率。
最后,动态UPS的维护成本较低,可靠性较高,操作比较简单,避免了快速切换的副作用。
总结,作为一种高性能、高可靠的不间断电源,动态UPS已经成为许多重要场所的必需品,它的工作原理和结构也越来越受到人们的关注和重视。
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柴油机动态式不间断电源UPS提到柴油机动态式不间断电源UPS,可能很多专业的UPS电源工程师都很陌生。
本文就简要介绍柴油机动态式不间断电源UPS,使读者认识这项产品,给电源设计师在今后的实际应用中多一种选择的思路。
从UPS的发展历史来说,经历了两个阶段:旋转(动态)式UPS和静态变换(电池式)式UPS。
早期的UPS被称为旋转式UPS,是由整流器、电池、直流电动机、柴(汽)油机、飞轮和发电机组成。
在市电供电情况下,电动机带动飞轮和发电机给负载供电;当断电后,由于飞轮的惯性作用,会继续带动发电机的转子旋转,从而使发电机能持续给负载提供电源(电能-动能-电能),起到缓冲的作用,同时启动柴(汽)油机。
当油机转速与发电机转速相同时,油机离合器与发电机相连,完成从市电到油机的转换。
尽管其维护简单,也比较稳定,但系统庞大,操作不便,而且效率低,噪声大,电力品质不高,技术条件的限制迫使人们采用这种最简单的解决方案。
随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用,旋转式UPS 已难以满足要求。
因此随着电力电子技术的发展,另一种形式的UPS---静态变换式UPS便应运而生了,这是我们目前最常见到的UPS类型,也是绝大多数人对于UPS的概念。
从世界范围来讲,UPS的发展与应用在中国相对比较滞后,这主要还是由于经济相对落后造成的。
近些年,随着国民经济的不断壮大,国内客户对UPS的需求逐渐扩大。
使得UPS得到了广泛的应用。
事实上,绝大多数人从一开始接触和了解的,就是静止式的电池UPS。
谈到动态旋转式的UPS,对很多人来讲,就是一个全新的概念了。
这下您就要问了,既然之前提到的动态式UPS有那么多的缺点,已经基本上被电池式的UPS替代了,那么就没有必要强调这个所谓的新的概念了吧。
其实不然,产品存在的价值是因为客户的需要。
动态式UPS的存在,弥补了电池式UPS的不足,动态式UPS结合自身的优点,经过几十年不断的发展和改进,在大功率市场,已经独树一帜,相比较电池式的UPS,单机功率范围高,优势明显,功能强大,具备了集成化的电源解决方案,由于其结构简单紧凑,可靠性更高,并且随着功率应用的增高,其高效率产生经济性更加突出。
因而在国际上的大功率市场,得到了广泛的应用。
那么,到底什么是动态式的UPS呢?有什么优点呢?下面就处于国际领先地位的荷兰海泰克电源保护有限公司典型的动态式UPS简述一下。
一、系统描述该系统以简洁而有效的方式不断地对市电进行过滤,并保护突发停电事故。
动态式的UPS系统以其独特的设计理念,为用户提供最优化的UPS系统,保证用户设施的正常运转。
根据燃料供应量的不同,UPS能够满足不同时间长短的电源供应。
该系统主要由五个核心部分组成:⑴同步交流发电机。
在市电模式下,发电机的作用就相当于一个同步电容器,它能保持感应耦合器外转子(红色)的转速。
它为负载提供无功功率,与电抗器结合作为有源滤波器。
当市电断电时,发电机先由感应耦合器驱动,然后由柴油机驱动,提供电源给紧急负载使用。
⑵感应耦合器。
感应耦合器是该产品独特设计的理念,也是UPS系统的心脏。
外转子(红色)包含一个两极三相线圈, 在市电模式下,它能加快自由转动的内转子(黄色)的转速。
市电断电时,UPS使外转子的直流线圈通电,藉此取出内转子储存的动能。
柴油机启动并加速到全速运转或者全功率需要些许时间,而由内转子取出的能量足够满足这段时间的能量需求。
⑶自由轮离合器。
是感应耦合器/发电机与柴油机之间的机械桥梁。
离合器的作用是:当柴油机处于停止状态时,允许感应耦合器转动;当柴油机开始运转,并达到感应耦合器/发电机的转速时,离合器会自动接合,柴油机便开始驱动感应耦合器/发电机。
这样,柴油机就在完全空载的情况下启动并迅速加速运转,确保了机器迅速可靠地启动。
机组系统结构图⑷柴油机。
柴油机在市电模式下是待机(停止)状态。
为确保柴油机能够迅速可靠地启动,柴油机匀进行预热并预先对其进行润滑。
只要市电断电或超出了规定要求范围,柴油机就会立即启动,并加速至全速运转。
柴油机启动期间即由感应耦合器提供紧急负载所需能量。
整个转换时间约为5至10秒钟。
⑸电抗器。
电抗器(扼流圈)将市电与负载分开。
电抗器与发电机相连,它相当于一个连续滤波器,UPS系统将输出电压控制在严格的规定范围内。
系统的其它部分,如开关设备,可以按照客户选择的开关品牌提供。
UPS的操作十分简便,可通过数字式或模拟式的人机交互界面(HMI)进行操作该界面可以显示整个UPS的运行情况。
此外,还可以通过接线、串联或互联网实现远程监测。
UPS的控制是由名为DiCon的微处理控制器完成的。
DiCon是一种通用的控制器, 能够控制发电机电压、有功功率及无功功率、柴油机转速及感应耦合器。
这种通用设计通过软件进行设置,以满足所有可能的系统及配置需求。
二、系统运行①市电模式在市电模式下,电抗器和发电机的作用就相当于一个有源滤波器,它们能够防止任何市电干扰影响负载。
发电机相当于一个电动机运转, 驱动感应耦合器的外转子, 使其以1500(50Hz)/1800(60Hz) rpm的速度旋转。
通过激励外转子内的两极三相线圈,就能使内转子以3000(50Hz)/3600(60Hz)rpm相对于外转子的速度旋转,这样就将动能储存在内转子中。
感应耦合器的外转子与柴油机藉由自由轮离合器相互分隔。
②切换为柴油机模式当发生停电或市电超出了规定要求范围, 断路器Q1就会断开。
感应耦合器的直流线圈就会通电,从而将储存的动能从内转子传递到外转子。
发电机的速度会保持在1500(50Hz)/1800(60Hz) rpm。
同时,柴油机启动,并且在约2秒钟加速至1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm,然后自由轮离合器自动地结合。
在接下来的几秒钟内,柴油机与感应耦合器共同驱动发电机,以确保对紧急负载正常供电。
在5到10秒钟之内,柴油机将单独驱动发电机为负载供电。
③柴油机模式当机器处于柴油机模式时,外转子内的两极三相线圈会再次通电,使得内转子重新加速至3000(50Hz)/3600(60Hz) rpm。
柴油机的速度会被监测,并进行数字化控制,以确保输出频率稳定不变。
在柴油机模式下,由于可以利用感应耦合器协助柴油机运转,因此即使系统遇到负载变动幅度较大的情况,系统的输出频率也能够保持在一个很小的变动范围之内。
④返回市电模式当市电稳定后,UPS会与市电同步,并闭合断路器Q1。
柴油机将减速至1450(50Hz)/1750(60Hz) rpm,因此自由轮离合器断开。
同时, 发电机返回到发动机状态, 并将感应耦合器的外转子速度保持在1500(50Hz)/1800(60Hz)rpm。
这时,柴油机还将在空载状态下继续运转一些时间以进行冷机。
完成冷机后,柴油机会停止运转,返回待机模式。
三、系统的优势1. 无电池解决方案!目前,电池式的UPS系统最大的薄弱环节,就是电池组。
统计显示,大功率的UPS中电池的价格占很大的比重,一般约占UPS总价格的30%-50%。
在返修的UPS中,由于蓄电池的故障而引起UPS不能正常工作的比例大约为1/3。
动态式的UPS系统不使用电池,而是用动能连接起柴油机启动的时间。
这种系统不会出现因使用电池而引起的相关问题。
2.UPS = 电池式UPS + 备用发电机与电池式UPS/备用发电机相比,动态式的UPS系统的设计理念更为简单有效。
电池式UPS+备用发电机的方案包含谐波滤波器、整流器、电池组、逆变器、静态开关、备用发电机等组件,而荷兰海泰克电源保护有限公司的UPS系统则将这些功能完全集合在一个系统中。
油机动态式的UPS的构架比电池式UPS更为简单3.在线交互式系统,不使用任何电力电子组件动态式的UPS系统是在线交互式系统,它与市电并联运转。
在线交互式系统的优点就在于它将UPS系统与市电并联起来,而不是串联即可达到改善市电品质的优点。
传统的电池式UPS系统要不断地通过整流器和逆变器转换电能,如此 易造成共用点的故障,降低系统的效率。
除电抗器外,并无其它电力转换元件,效率更是高达97%。
如果分析空调系统运转所需的电能,通过长时间的系统运转,就能切实地体会到动态式UPS系统的节能效应。
4. 电抗器+发电机=有源滤波器通过磁耦合抽头电抗器(扼流圈)与发电机结合发挥了有源滤波器的作用,它能够有效地净化市电电压,防止所有的干扰影响负载。
此外,发电机能够提供最高至14倍标称电流的短路电流,与传统的系统相比,这又是一大主要的优势。
如果UPS的下游发生短路UPS将会在市电模式下排除故障。
传统的电池式UPS 系统则被迫转换到旁路,期望市电能够排除故障。
如果这时市电停电,负载就会处于无保护状态,容易发生负载断电情况。
海泰克的UPS系统在这种情况下不会转换至旁路,这一点是不容忽视的。
与传统的UPS系统相比,动态式的UPS系统有许多优势。
这些优势包括节省空间、安装成本低廉、节省运转耗电量、不使用空调系统、不使用危害环境的电池、减少施加在机房上的结构重量、不存在与备用发电机的兼容性问题、可靠性更高、无需支付更换电池的巨大费用等等。
产品存在的价值就是客户的需要,动态式UPS自身结构的原因决定了它只适用于大功率市场。
以往选择备用发电机组和电池式UPS的客户,如果使用的功率足够大(500KVA以上)的话,可以考虑使用动态式的UPS,这将是当前最佳的选择。
信。