数据中心UPS不间断电源系统架构介绍

合集下载

UPS架构以及原理

UPS架构以及原理

3C3 UPS架构以及工作原理介绍张椿涛一>整体介绍产品介绍:3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线,三相输入,三相输出的UPS.3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题,如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.注:以下均以3C3-30KS-ISO为例:面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.2. ENTER确认键功能通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰MOV板滤除输入市电中的尖峰高压隔离变压器输入市电与UPS电气隔离输入电感防止输入电流突变UPS整体架构介绍:3C3 UPS架构示意图功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器UPS主要功能是提供稳定的电源,所以按照供电渠道来划分UPS为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分,分别对应四种工作模式:A.市电模式:市电模式是UPS正常工作的状态,UPS将输入的市电经过整流(AC->DC),升压(DC->DC),逆变(DC->AC) 后转变成稳定可靠的电源输出,工作示意流程图如下:说明:供电回路充电回路UPS市电模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →整流电路(AC->DC)→升压电路(DC->DC) →逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电B.电池模式:UPS电池模式工作示意图电池→电池SCR→升压电路(DC->DC)→逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载电池模式是UPS在市电发生异常(UPS自身工作正常)时的供电状态C.旁路模式UPS旁路模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载市电通过STS向负载供电的同时,经过整流器整流后通过充电器给电池充电旁路模式是UPS自身发生异常(市电电压正常)时的供电状态D.维护模式市电→隔离变压器→维护开关→负载维护模式是对UPS进行维修时所选择的工作状态,此时负载由市电直接供电,可以对UPS进行维修测试动作.二>各部分电路工作原理介绍:1.功率板(单相):功率板(PSDR)是UPS主要组成部分,主要担负UPS电源转换功能主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成:充电输入电压功率板示意图2.1进出功率板接线:“两输入,两输出,一充一放,外加控制”a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”:b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N“两输出”:b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:1.2.1 整流器(AC→DC):作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC整流工作示意图整流电路示意图1.2.2升压BOOST电路(DC DC):作用:将整流后的直流电压(±REC电压)通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.升压BOOST工作示意图BOOST工作电路原理示意图1.2.3逆变电路:作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压逆变器工作示意图逆变器电路原理示意图2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关作用:1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.2.输入、输出电压以及负载侦测.STS静态转换开关工作示意图STS接线介绍:“三进三出一N线,外加控制与侦测”“三进”:市电三相输入火线(L A L B L C), 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,(L A L B L C), STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)TXINPUT A+24V电源供STS自身使用INPUT B所以输入AB间阻抗大约有120Ω3.充电器:作用: 输入市电市电正常时,UPS处于旁路或市电模式下, 将整流器输出电压(三相)±REC电压转换成稳定的432V直流电压输出供电池充电使用.充电板接线介绍:“一进一出,外加电源与通讯”“一进”:三相整流电压输入:红线:三相整流后REC+相互连接后→充电板REC+黑线: REC-即BAT-, 各功率板(BAT-) →充电板BAT- “一出”: 电池输入: 红线: 充电板BA T+ →端子排BAT+黑线: 充电板BAT- →端子排BAT-“电源”: 充电板工作电源: 红黑两PIN 信号线: CCB上CN1 →充电板上CN03(CN05) “通讯”:与CU4通讯: 3线排线: 充电板CN01 → CU42线排线: 充电板CN02 → CU44. CCB (Common Control Board):作用:1. 产生所有PCB(STS除外)所需要的低压直流电源.2. CU4到功率板控制信号转换, 即CU4控制命令←→CCB←→功率板.3. 上电初期给BUS电容预充电.CCB FLY BACK 电路架构注:HFPW+ 是频率为38KHZ的高频交流电源,供LCD CHGR PSDR使用.CCB接线介绍: +BUS: CCB上+BUS → +BUS电容-BUS: CCB上-BUS → -BUS电容N : CCB上N → BUS电容NA. 电力线: 市电: CCB上I/P-L →STS A相市电输入电池: CCB上+BAT →充电板BAT+CCB上-BAT →充电板BAT-保护: CCB上V.DIS 、D.DIS →REC FUSE 上V.DIS 、D.DISHFPW+电源输出: CCB上CN01 → LCD CN103CN02 → CHGR CN03开机信号线: CCB上CN04 →LCD CN204面板确认键: CCB 上CN03 →液晶面板B.信号线: 保护信号线: CN300 → REC FUSE 板+24V输出RELAY驱动线: CCB上CN206 →输出RELAY风扇转速控制: CCB上CN208 → LCD CN106风扇电源: CCB上CN200→ CN205CCB与CU4信号线: CCB 上CNCU4 →CU4 (64PIN)CCB与PSDR信号线: CCB上CNL1→R PSDRCNL2→S PSDRCNL3→T PSDR 注意: 20~40KS CCB上还有一条CN7 →CN8 短路线5.LCD:作用: 1. 显示UPS相关工作参数2. 负责UPS INTERFACE通讯板与内部通讯.3. 风扇转速控制.LCD接线介绍:与CU4通讯线: LCD 40PIN排线CN101 → CU4 通讯线与液晶面板通讯线: LCD 30PIN排线CN202 →液晶面板与INTERFACE通讯线: LCD 30PIN排线CN102 →通讯板LCD 电源输入线: LCD CN103 → CCB CN01UPS开机信号线: LCD CN204 →CCB CN04风扇转速控制信号线: LCD CN106 →CCB CN2086. CU4:3C3UPS的主控制器.负责所有电路工作所需的控制信号.7. PFC: PFC CARD 插于各相PSDR(CN21)上,主要功能是控制升压电路工作, 将±REC →±BUS电压.8. INTERFACE: 包括 RS-232、PPVIS、 RS485、AS400通讯端口.9. EMI 、MOV :负责输入、输出电压的滤波以及吸收输入市电的浪涌.附录Ⅰ:UPS整机架构。

不间断电源系统的主要组件与工作原理

不间断电源系统的主要组件与工作原理

不间断电源系统的主要组件与工作原理不间断电源系统(Uninterruptible Power Supply,UPS)是一种用于提供持续电力供应和保护设备免受电力故障影响的电力设备系统。

不间断电源系统通常包括以下几个主要组件:1.UPS设备:UPS设备是不间断电源系统的核心组件,负责提供备用电力供应。

它由整流器、电池组和逆变器组成。

当输入的电力正常时,整流器将电力转换为直流电并为电池组充电,逆变器将直流电转换为交流电,以供应给设备使用。

当输入的电力中断或异常时,备用电力将由电池组通过逆变器提供。

2.电池组:电池组是UPS系统的能量存储装置,通常采用铅酸蓄电池。

在正常电力供应期间,电池组通过整流器进行充电,并在电力中断时提供备用电力。

3.静态转换开关:用于在输入电力异常时,自动将负载从电网切换到UPS的备用电力。

这确保了设备的连续供电,减少了中断时间。

4.监控和控制单元:用于监视UPS的状态,包括输入电压、输出电压、电池状态和负载等。

它还可以提供报警、日志记录和远程监控功能。

不间断电源系统的工作原理如下:1.正常运行状态:当输入电力正常时,UPS的整流器将电力转换为直流电,并同时为电池组充电。

逆变器将直流电转换为交流电,供应给负载使用。

此时电池组处于待命状态,不提供备用电力。

2.电力中断状态:当输入电力中断时,静态转换开关会自动将负载从电网切换到UPS的备用电力。

逆变器即刻将直流电转换为交流电,以供应给负载设备。

此时备用电力由电池组提供。

3.电力恢复状态:当输入电力恢复正常时,UPS将自动切换回正常电源,并重启整流器,开始为电池组充电。

一旦电池组充满电,整个系统回到正常状态。

不间断电源系统的主要功能是提供连续的电力供应,保护设备免受电力故障和波动的影响。

它广泛应用于对电力稳定性和可靠性要求高的设备和系统,如计算机服务器、通信设备、医疗设备等。

通过UPS系统的应用,可以减少电力故障对设备正常运行的影响,并保证数据的完整性和设备的安全性。

UPS架构以及原理

UPS架构以及原理

3C3 UPS架构以及工作原理介绍张椿涛一>整体介绍产品介绍:3C3系列产品是具有高效率、高性能的双转换存在线,三相输入,三相输出的UPS.3C3系列产品几乎可以完全解决所有电源问题,如断电、市电高低压、电压波动、谐波失真等电源问题.注:以下均以3C3-30KS-ISO为例:面板1.负责显示LCD发出的关于UPS各部分参数.2. ENTER确认键功能通讯板提供多种通讯断口RS232、RS485、PPVIS、AS400滤波板滤除输入输出电压中的差模、共模干扰MOV板滤除输入市电中的尖峰高压隔离变压器输入市电与UPS电气隔离输入电感防止输入电流突变UPS整体架构介绍:3C3 UPS架构示意图功率板PSDR=整流器+升压电路+逆变器UPS主要功能是提供稳定的电源,所以按照供电渠道来划分UPS为维护模式、旁路模式、市电模式、电池模式四个部分,分别对应四种工作模式:A.市电模式:市电模式是UPS正常工作的状态,UPS将输入的市电经过整流(AC->DC),升压(DC->DC),逆变(DC->AC) 后转变成稳定可靠的电源输出,工作示意流程图如下:说明:供电回路充电回路UPS市电模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →整流电路(AC->DC)→升压电路(DC->DC) →逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载市电向负载供电的同时,经过整流器后通过充电器给电池充电B.电池模式:UPS电池模式工作示意图电池→电池SCR→升压电路(DC->DC)→逆变电路(DC->AC)→输出继电器→输出EMI→输出端子→负载电池模式是UPS在市电发生异常(UPS自身工作正常)时的供电状态C.旁路模式UPS旁路模式工作示意图市电→隔离变压器→输入EMI →STS静态开关→输出EMI→输出端子→负载市电通过STS向负载供电的同时,经过整流器整流后通过充电器给电池充电旁路模式是UPS自身发生异常(市电电压正常)时的供电状态D.维护模式市电→隔离变压器→维护开关→负载维护模式是对UPS进行维修时所选择的工作状态,此时负载由市电直接供电,可以对UPS进行维修测试动作.二>各部分电路工作原理介绍:1.功率板(单相):功率板(PSDR)是UPS主要组成部分,主要担负UPS电源转换功能主要由整流电路、升压电路、逆变电路三部分组成:充电输入电压功率板示意图2.1进出功率板接线:“两输入,两输出,一充一放,外加控制”a.>市电输入: 火线(L):输入EMI板I/P-L →功率板I/P-L零线(N): 输入EMI板I/P-N →功率板I/P-N “两输入”:b>电池输入: 电池正极(BA T+): 充电板BAT+ →功率板BA T+电池负极(BAT-): 充电板BAT- →功率板BAT-a>逆变电压输出:火线(L): 功率板O/P-L →输出EMI板O/P-L零线(N): 功率板O/P-N → BUS电容N“两输出”:b>整流电压输出: 整流正(REC+): 功率板REC+ →充电板REC+整流负(BAT-): 功率板BAT- →充电板BAT-a>±BUS电容充电:+BUS充电: 功率板+BUS → BUS电容正极-BUS充电: 功率板-BUS → BUS电容负极“一充一放”:b>±BUS电容放电: +BUS放电: BUS电容正极→功率板+BUS-INV-BUS放电: BUS电容负极→功率板-BUS-INV “外加控制”: CCB →功率板排线: 排线中包括功率板正常工作所需的控制电源及控制信号.1.2 功率板各组成部分工作原理介绍:1.2.1 整流器(AC→DC):作用: 将市电输入的交流电变换成直流电,即AC→DC整流工作示意图整流电路示意图1.2.2升压BOOST电路(DC DC):作用:将整流后的直流电压(±REC电压)通过升压电路变化成UPS逆变器所需要的稳定的BUS电压. 升压电路由PFC CARD控制.升压BOOST工作示意图BOOST工作电路原理示意图1.2.3逆变电路:作用: 将稳定的±BUS电压转变成幅值、频率稳定的交流电压逆变器工作示意图逆变器电路原理示意图2.STS (Static Transfer Switch )静态转换开关作用:1. 在UPS发生异常时为负载提供供电通道.2.输入、输出电压以及负载侦测.STS静态转换开关工作示意图STS接线介绍:“三进三出一N线,外加控制与侦测”“三进”:市电三相输入火线(L A L B L C), 输入EMI 板→ STS输入“三出”: 旁路三相输出火线,(L A L B L C), STS输出→输出EMI板“一N线”: 输入、输出电压参考线, BUS电容N线→STS N线“控制”: CU4 → STS 排线, 传递信号和开关控制信号“侦测”: CT线圈输出电流侦测信号线.注: 1. STS自身还有一温度侦测线,位置如实物所示2.STS自身工作所需要的电源由自身产生(AB线电压)TXINPUT A+24V电源供STS自身使用INPUT B所以输入AB间阻抗大约有120Ω3.充电器:作用: 输入市电市电正常时,UPS处于旁路或市电模式下, 将整流器输出电压(三相)±REC电压转换成稳定的432V直流电压输出供电池充电使用.充电板接线介绍:“一进一出,外加电源与通讯”“一进”:三相整流电压输入:红线:三相整流后REC+相互连接后→充电板REC+黑线: REC-即BAT-, 各功率板(BAT-) →充电板BAT- “一出”: 电池输入: 红线: 充电板BA T+ →端子排BAT+黑线: 充电板BAT- →端子排BAT-“电源”: 充电板工作电源: 红黑两PIN 信号线: CCB上CN1 →充电板上CN03(CN05) “通讯”:与CU4通讯: 3线排线: 充电板CN01 → CU42线排线: 充电板CN02 → CU44. CCB (Common Control Board):作用:1. 产生所有PCB(STS除外)所需要的低压直流电源.2. CU4到功率板控制信号转换, 即CU4控制命令←→CCB←→功率板.3. 上电初期给BUS电容预充电.CCB FLY BACK 电路架构注:HFPW+ 是频率为38KHZ的高频交流电源,供LCD CHGR PSDR使用.CCB接线介绍: +BUS: CCB上+BUS → +BUS电容-BUS: CCB上-BUS → -BUS电容N : CCB上N → BUS电容NA. 电力线: 市电: CCB上I/P-L →STS A相市电输入电池: CCB上+BAT →充电板BAT+CCB上-BAT →充电板BAT-保护: CCB上V.DIS 、D.DIS →REC FUSE 上V.DIS 、D.DISHFPW+电源输出: CCB上CN01 → LCD CN103CN02 → CHGR CN03开机信号线: CCB上CN04 →LCD CN204面板确认键: CCB 上CN03 →液晶面板B.信号线: 保护信号线: CN300 → REC FUSE 板+24V输出RELAY驱动线: CCB上CN206 →输出RELAY风扇转速控制: CCB上CN208 → LCD CN106风扇电源: CCB上CN200→ CN205CCB与CU4信号线: CCB 上CNCU4 →CU4 (64PIN)CCB与PSDR信号线: CCB上CNL1→R PSDRCNL2→S PSDRCNL3→T PSDR 注意: 20~40KS CCB上还有一条CN7 →CN8 短路线5.LCD:作用: 1. 显示UPS相关工作参数2. 负责UPS INTERFACE通讯板与内部通讯.3. 风扇转速控制.LCD接线介绍:与CU4通讯线: LCD 40PIN排线CN101 → CU4 通讯线与液晶面板通讯线: LCD 30PIN排线CN202 →液晶面板与INTERFACE通讯线: LCD 30PIN排线CN102 →通讯板LCD 电源输入线: LCD CN103 → CCB CN01UPS开机信号线: LCD CN204 →CCB CN04风扇转速控制信号线: LCD CN106 →CCB CN2086. CU4:3C3UPS的主控制器.负责所有电路工作所需的控制信号.7. PFC: PFC CARD 插于各相PSDR(CN21)上,主要功能是控制升压电路工作, 将±REC →±BUS电压.8. INTERFACE: 包括 RS-232、PPVIS、 RS485、AS400通讯端口.9. EMI 、MOV :负责输入、输出电压的滤波以及吸收输入市电的浪涌.附录Ⅰ:UPS整机架构。

UPS工作原理

UPS工作原理

UPS工作原理
UPS(不间断电源)工作原理
UPS(不间断电源)是一种用于提供电力备份的设备,其工作原理基于电池和
逆变器的组合。

它可以在电网电力中断或波动的情况下,为关键设备提供稳定的电力供应,确保设备的正常运行。

UPS的工作原理可以分为三个主要部分:充电系统、逆变器和静态切换器。

1. 充电系统:
UPS的充电系统主要由电源、整流器和电池组成。

当UPS接通电源时,整流
器将交流电转换为直流电,并用于充电电池。

充电系统会监测电池的电量,并在需要时自动进行充电,以确保电池始终处于充满状态,以备电力中断时使用。

2. 逆变器:
逆变器是UPS的核心部分,它将直流电能转换为交流电能。

当电网电力中断时,逆变器会从电池中获取直流电能,并将其转换为稳定的交流电供应给关键设备。

逆变器通过使用高频开关技术来改变电流的方向和频率,以产生纯正弦波的交流电。

3. 静态切换器:
静态切换器是UPS的另一个重要组成部分,它用于在电网电力中断或波动时
切换电源。

当电网电力正常时,静态切换器将电力直接传递给关键设备,同时将电池充电。

一旦检测到电网电力中断或波动,静态切换器会迅速切换到逆变器供电,以确保设备的连续供电。

总结:
UPS的工作原理是通过充电系统将电池充满电,逆变器将直流电转换为交流电,并通过静态切换器在电力中断时切换电源。

这种设计确保了在电力中断或波动的情
况下,关键设备能够继续运行而不受影响。

UPS在许多行业中广泛应用,如数据中心、医疗设备、通信基站等,以提供可靠的电力备份保障。

UPS系统各组成部分作用

UPS系统各组成部分作用

UPS系统各组成部分作用UPS(不间断电源)是一种用于保护电子设备免受电力中断、电压浪涌以及其他电力问题的设备。

它由多个组成部分组成,每个组成部分都起着不同的作用。

下面是UPS系统各组成部分的作用的详细说明。

2.整流器:整流器是UPS系统的一个重要组成部分,用于将输入电源转换为UPS系统所需的直流电。

整流器负责将交流电转换为直流电,并通过电池充电以备份电源供应。

3.电池组:电池组是UPS系统中最关键的部分之一,它用于存储电能,以便在电力中断或其他电力问题时提供备份电源。

电池组需要定期维护和检查,以确保其性能和寿命。

4.逆变器:逆变器是UPS系统的核心组件之一,它将直流电转换为交流电,以供电子设备使用。

当主电力中断时,逆变器会立即启动并提供稳定的交流电,以确保与电子设备的连接不会断开。

5.静态开关:静态开关是UPS系统的一个重要组成部分,它负责在主电力中断或其他电力问题发生时迅速切换到备用电源上。

静态开关可确保UPS系统与电子设备之间的电力连接不会中断。

6.维护旁路:维护旁路是另一个重要组成部分,它允许在UPS系统需进行维护或故障排除时将其从电路中分离,同时保持设备正常运行。

维护旁路为UPS系统的维护提供了方便和安全的方式。

7.显示面板:UPS系统的显示面板通常位于设备的前面板上,用于显示关键信息,如输入电压、输出电压、电池状态等。

显示面板可让用户轻松监控UPS系统的运行状况,并提供必要的操作指导。

8.故障监测装置:故障监测装置用于监测UPS系统的运行状态,并在出现任何故障或异常时发出警报。

故障监测装置可以通过声音、光信号或通信接口向用户通知故障情况,从而帮助用户及时采取必要的措施。

9.过载保护:过载保护是一种保护措施,用于防止UPS系统过载。

当电流超过设定值时,过载保护装置会自动切断输入电源,以避免损坏UPS 系统及其连接的电子设备。

10.通信接口:通信接口是一种用于与其他设备或网络进行通信的接口。

数据中心UPS不间断电源系统架构介绍

数据中心UPS不间断电源系统架构介绍

数据中心UPS不间断电源系统架构介绍导读一个典型的数据中心供电系统,由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。

一个典型的数据中心供电系统,由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。

其中,UPS的主要作用,是在市电电源中断、发电机启动之前,确保所带的负载持续供电,因此,UPS系统包含了储能设备,如蓄电池或飞轮;此外,传统UPS 还具有隔离市电侧浪涌、电压骤升骤降等作用。

UPS系统是数据中心供电连续性的重要保障,UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性,同时,在绝大多数数据中心,UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。

因此,提高UPS系统的可靠性,同时降低其损耗,就成为数据中心UPS系统架构演变的主旋律。

1. 传统UPS供电系统目前,数据中心内应用最广的不间断电源还是传统UPS,它主要由整流AC-DC、逆变DC-AC 和静态旁路3部分电路组成,DC母线上挂接蓄电池,输入AC正常时,经整流和逆变两次转换后为负载供电,同时为蓄电池浮充,输入AC中断时,蓄电池由浮充转放电,经逆变器为负载供电,对负载来说,感受不到输入端电源的中断。

UPS设备的分类从结构上看,UPS设备可以分为后备式、在线互动式、双转换在线式、Delta 转换在线式等类型,其中前两种主要用于小容量负载(≤5kVA),Delta转换在线式技术受专利保护,因此,大型数据中心主要采用双转换在线式UPS设备。

传统的双转换在线式UPS设备采用可控硅整流,主要的问题是谐波电流畸变率(THDi)高(10-30%),转换效率低(85-92%)。

随着电力电子器件的发展,呈现出IGBT取代可控硅整流的趋势,IGBT整流的优势是取消变压器,因而降低了成本,同时有比较好的输入特性,在较宽的负载范围内,可以将THDi控制在5-10%之间,最大的好处是效率的提升,通常在87-95%之间。

目前,IGBT整流型UPS 的可靠性比可控硅整流型略低。

UPS系统介绍范文

UPS系统介绍范文

UPS系统介绍范文UPS是Uninterruptible Power Supply的缩写,也被称为不间断电源。

UPS系统是一种为电子设备提供不间断电力供应的装置。

在电力故障或停电情况下,UPS系统能够提供独立供电,为设备提供足够的运行时间,以便数据和设备完整地保存并正常运行。

UPS系统的工作原理是将交流电转换为直流电,并将其储存在电池中。

当交流电源故障或停电时,UPS系统会立即将储存的直流电转换为交流电,并提供给设备使用。

UPS系统可以保护电脑、服务器、通信设备、工业设备和医疗设备等关键设备免受电力波动、电力故障和电力中断等问题的影响。

1.电池组:UPS系统的电池组是最关键的部分,用于储存电能。

它可以根据需要提供足够的能量,并在停电时提供持续供电。

2.逆变器:逆变器是将储存在电池中的直流电转换为设备所需的交流电的设备。

逆变器通常具有高效能和稳定的输出特性,以确保设备能够正常运行。

3.市电输入:UPS系统可以通过市电输入来为电池充电,并提供电力稳定的环境。

4.自动稳压器:UPS系统还通常配备自动稳压器,用于解决电力波动和暂时性电压降低的问题。

自动稳压器可以保持设备在正常电压范围内运行,以确保设备的正常工作。

5.控制器和监控设备:UPS系统通常具有自动开关功能,当市电供电中断时,它会自动切换到电池供电模式。

此外,UPS系统还配备监控设备,用于获取系统状态信息并提供报警信号。

1.离线式UPS:离线式UPS系统通过将市电直接提供给设备,以便在市电正常情况下运行。

当市电中断时,它会切换到电池供电模式。

这种类型的UPS系统适用于对停电短暂时间要求不高的设备。

2.在线式UPS:在线式UPS系统始终将设备连接到逆变器,使设备始终由逆变器提供电力。

市电仅用于为电池充电。

这种类型的UPS系统适用于对电力质量要求较高的设备。

3.大容量UPS:大容量UPS系统适用于大型机房、数据中心和工业设备等需要大量供电的场所。

4.小容量UPS:小容量UPS系统适用于办公室、商店、家庭和个人电子设备等需要小规模供电的场所。

UPS系统简介及各组成元件作用

UPS系统简介及各组成元件作用

UPS系统简介及各组成元件作用UPS是交流不间断电源系统的简称它的主要功能是在正常、异常和供电中断的情况下,均能向重要负荷提供安全、可靠、稳定、不间断、不受倒闸操作和系统运行方式影响的交流电源。

UPS这些重要负荷包括如计算机控制系统、热工保护、监控仪表和自动装置等,这类负荷对供电的连续性、可靠性和电能质量具有很高的妻求,一旦供电中断将造成计算机停运、控制系统失灵及重大设备损坏等严重后果,因此,在发电厂中还必须设置对这些负荷实现不间断供电的交流不停电电源(简称UPS),并设立不停电电源母线段,它要求机组启停和正常运行的全部过程供电不间断。

交流不停电电源UPS应满足条件:(1)在机组正常和事故状态下,均能提供电压和频率稳定的正弦波电源。

(2)能起电隔离作用,防止强电对测量、控制装置,特别是晶体管回路的干扰。

(3)全厂停电后,在机组停机过程中保证对重要设备不间断供电。

(4)有足够容量和过载能力,在承受所接负荷的冲击电流和切除出线故障时,对本装置无不利影响。

UPS系统是为以下负载提供交流电源不可中断供电;需要保持十分精确的恒定电压;对于主电源的暂态变化十分敏感。

UPS系统图UPS系统图UPS各组成元件作用(1)整流器整流器的作用是将从保安电源来的380V交流电整流后向逆变器提供电源,它要承担机组在正常情况下不允许间断供电的全部负荷。

此外,整流器还有稳压和隔离作用,能防止厂用电系统的电磁干扰侵入到负荷回路。

(2)逆变器逆变器的作用是将整流器输出的直流电或来自蓄电池的直流电变换成单相或三相正弦交流电。

它是不停电电源系统的核心部件。

(3)旁路变压器旁路变压器由隔离变压器(T01)和调压变压器(T02)串联组成。

隔离变压器输入侧设±5%的抽头。

隔离变压器的作用是防止外部高次谐波进入UPS系统。

调压变压器的作用是把保安段来的交流电压自动调整在规定范围内。

(4)静态切换开关A036静态开关的作用是在来自逆变器的交流电源和旁路系统电源中选择其一送至负荷。

不间断电源组成

不间断电源组成

不间断电源组成标题:不间断电源(UPS)的组成详解一、引言不间断电源(UPS),是一种能够提供稳定、连续、无干扰电能的设备。

在市电异常时,UPS可以立即由电池供电,确保负载设备的正常运行。

本文将详细介绍UPS的组成部分。

二、不间断电源的基本组成1. 交流输入部分:与市电连接,为UPS提供电源。

2. 整流器和滤波电路:将交流电转换为直流电,并过滤掉电网中的干扰信号。

3. 逆变器:将直流电转换为高质量的交流电。

4. 电池组:在市电故障时,作为备用电源向逆变器供电。

5. 静态开关:在市电和逆变器之间切换,保证供电的连续性。

6. 控制系统:监控整个UPS的工作状态,并根据需要进行调整。

三、各部分的功能及工作原理1. 交流输入部分:主要负责从市电获取电力,并将其传输至整流器和滤波电路。

2. 整流器和滤波电路:整流器将交流电转换为直流电,滤波电路则用来去除直流电中的谐波和其他干扰信号。

3. 逆变器:当市电正常时,逆变器将直流电转换为高质量的交流电供给负载;当市电异常时,逆变器则由电池组供电,继续为负载提供稳定的交流电。

4. 电池组:在市电故障时,电池组会立即启动,通过逆变器向负载供电,以保证负载设备的正常运行。

5. 静态开关:静态开关可以在市电和逆变器之间快速切换,实现无缝供电,避免因电源切换导致的设备中断。

6. 控制系统:控制系统是UPS的核心部分,它负责监控UPS的工作状态,包括电压、电流、频率等参数,以及电池的状态,如电量、温度等。

当发现异常情况时,控制系统会及时进行调整,以保证UPS的正常运行。

四、结论不间断电源(UPS)是一个复杂的系统,其各个部分紧密配合,共同保障了电源的稳定性和连续性。

了解UPS的组成和工作原理,可以帮助我们更好地使用和维护UPS,提高其工作效率和使用寿命。

UPS系统及设备概述

UPS系统及设备概述

UPS系统及设备概述UPS(不间断电源)系统是一种用于提供设备电力供应的系统,无论电网是否正常运行。

UPS系统在电网断电或电压波动时能够立即转换为备用电源,保障设备持续运行和数据安全。

UPS系统通常由三部分组成:整流器、电池和逆变器。

整流器将交流电转换为直流电供电给电池充电,并在电网供电时为电子设备提供电力。

电池用于储存电力,以便在电网断电时提供持续电力支持。

逆变器将直流电转换为交流电,提供给设备使用。

UPS系统一般分为在线式UPS、离线式UPS和双变换式UPS。

在线式UPS在任何时刻都提供稳定的电力输出,适用于关键设备和数据中心。

离线式UPS在电网故障时才启动,适用于一般办公和家用设备。

双变换式UPS则是在线式UPS和离线式UPS的结合,可以提供更灵活的电力保护。

UPS设备通常包括UPS主机、电池组、监控软件和配电箱等。

UPS主机是整个系统的核心部分,负责电源转换和电力保护。

电池组提供备用电力,可根据需求选择不同容量和类型。

监控软件用于远程监控UPS状态和提供智能化的管理功能。

配电箱用于将UPS输出的电力分配给设备。

总的来说,UPS系统和设备是关键的基础设施,能够为各种设备和应用提供稳定的电力供应,保障工作生产的持续运行和数据的安全性。

通过合理选择适合的UPS系统和设备,可以有效应对电力波动和故障,提高设备的可靠性和稳定性。

UPS系统及设备在现代社会中扮演着至关重要的角色,尤其是在关键设施和数据中心等对电力供应要求极高的环境中。

UPS系统的大规模应用涉及到通信、金融、医疗、交通、制造等各个行业,其重要性不言而喻。

在这些关键领域中,UPS系统和设备保障了无间断的电力供应,确保了信息的安全传输,数据中心的稳定运行以及重要设施的正常运转。

除了以上提到的在线式UPS、离线式UPS和双变换式UPS,还有一种新兴的UPS技术——模块化UPS。

它是由多个小型模块组成,每个模块都包含有自己的整流器、逆变器和电池,可独立运行。

数据中心传统UPS供电系统的构成及原理

数据中心传统UPS供电系统的构成及原理

数据中心传统UPS供电系统的构成及原理
传统UPS电源
传统UPS的构成
静止式UPS分为在线式和后备式。

这两种UPS的结构大致相同,其主体结构都包括整流(充电)器、蓄电池、逆变器和转换开关等4个部分。

二者的区别在于工作方式不同:在线式UPS的逆变器自始至终都在工作,而后备式UPS只有在供电异常时才启动逆变器。

传统UPS原理
传统蓄电池式UPS电源系统原理
市电正常供电时,交流输入经AC/DC变换100%转换成直流,一方面给蓄电池充电,一方面给逆变器供电;逆变器自始至终都处于工作状态,将直流电压经DC/AC逆变成交流电压给用电设备供电。

整流器:交流市电输入经过整流器转换为直流电,给电池的充电,并通过逆变器向负载供电。

逆变器:该逆变器为DC-AC单向逆变,当市电存在时,它由整流器取得功率后再送输出端,并保证向负载提供高质量的电源;当市电掉电时,由电池通过该逆变器向负载供电。

静态开关:正常时处在旁路侧断开,逆变侧导通状态;当逆变电路发生故障,或者当负载受冲击或故障过载时,逆变器停止输出,静态开关逆变侧关闭,旁路侧接通,由电网直接向负载供电。

传统UPS优点
第一,双变换式UPS具有优越的电气特性:由于采用了AC/DC、DC/AC双变换设计,可完全消除来自于市电电网的任何电压波动、波形畸变、频率波动及干扰产生的任何影响。

第二,同其他类型UPS相比,由于该型UPS可以实现对负载的稳频、稳压供电,供电质量明显优势;
第三,市电掉电时,输出电压不受任何影响,没有转换时间;
第四,器件、电气设计成熟,应用广泛;。

数据中心UPS供电系统研究

数据中心UPS供电系统研究

数据中心UPS供电系统研究随着信息技术的发展,数据中心的重要性不断提升。

在数据中心的运行过程中,UPS供电系统起着至关重要的作用。

本文将对数据中心UPS供电系统进行研究。

一、概述UPS(Uninterruptible Power Supply)是指不间断电源,它通常用于保护重要的电子设备不会受到电力故障、电力峰值或电力波动的影响。

UPS供电系统是指在数据中心走电过程中由UPS设备为关键设备提供电力支撑的系统。

二、UPS供电系统的组成UPS供电系统主要由UPS设备、静态开关、输出配电系统和监测系统组成。

UPS设备是核心部分,通常由逆变器和蓄电池组成。

三、UPS供电系统的作用UPS供电系统可以保证数据中心的核心设备在停电情况下能够接受到无间断的电力支撑,从而避免重要数据丢失和系统崩溃的情况发生。

四、UPS供电系统的研究在UPS供电系统的研究中,需要关注其功率、能效、可靠性和维修等问题。

在目前的技术水平下,UPS供电系统的功率大多集中在5-50KVA之间,它通过优化蓄电池、逆变器和静态开关等组件的设计,可以大大提高供电效率。

另外,电池的使用寿命是标志UPS供电系统可靠性的一个重要指标。

目前,研究人员通过寻找更加稳定的电池材料和控制电池的电压、电流等参数来提高UPS供电系统的可靠性。

五、结论数据中心是现代企业不可或缺的重要设施,UPS供电系统是保证数据中心稳定运行的关键所在。

本文从UPS供电系统的组成、作用和研究三个方面进行了探讨,希望能够有所助益。

随着技术的不断进步,我们相信UPS供电系统能够更加完善和可靠,为企业的稳定发展提供更好的保障。

六、UPS供电系统在数据中心中的应用数据中心中的服务器、存储器、网络交换机等设备都需要稳定可靠的电源支持,而UPS供电系统正是能够提供这样的电力保障。

UPS设备通常被安装在数据中心的配电柜中,可以通过其控制器来监测电路,实时保障供电系统的工作稳定。

在停电或者电力波动等情况下,UPS电源可以瞬间转换至备用电源,保证核心设备不受影响。

UPS不间断电源工作原理及应用说明

UPS不间断电源工作原理及应用说明

UPS不间断电源工作原理及应用说明UPS(不间断电源)是一种通过储存电能来提供不间断电力供应的设备。

它主要由逆变器、储能装置、电源切换装置和控制电路等多个组成部分构成。

下面将对UPS的工作原理及应用进行详细说明。

一、UPS的工作原理:1.储能装置:UPS的核心是储能装置,主要包括电池组和超级电容器。

当电网供电正常时,UPS通过整流器将交流电转换为直流电,并同时充电电池组和超级电容器。

当电网断电时,储能装置开始放电,将储存的电能转换为交流电。

2.逆变器:逆变器是UPS的关键部件,它通过将直流电转换为交流电,提供稳定的交流电力输出。

逆变器通常采用PWM调制技术,通过高频开关器件(如IGBT)将直流电源进行逆变,产生纯正弦波的交流电输出,其波形质量接近纯电网电源的波形质量。

3.电源切换装置:当电网正常时,电源切换装置将电网供电与UPS输出电源进行隔离。

一旦电网断电,电源切换装置会自动将负载连接到UPS输出电源,以保证负载持续供电。

4.控制电路:控制电路是UPS的智能核心,负责监测电网状态、电池容量、负载状态等,并根据实时情况控制整个系统的运行。

控制电路还负责实现UPS的各种保护功能,如过压保护、欠压保护、过载保护等。

二、UPS的应用:1.电脑及IT设备保护:UPS广泛应用于计算机机房、数据中心等电子设备的保护。

在电网供电稳定的情况下,UPS可以提供干净稳定的电源,防止因电网电压波动、短时断电等原因造成设备损坏或数据丢失。

而在电网断电时,UPS可以维持设备的正常工作并进行有序关机,保护设备的安全运行。

2.工业控制系统保护:UPS也广泛应用于工业领域的自动化设备和控制系统。

UPS的稳定电源输出可以有效保护各种工业设备免受电网波动的影响,防止工业生产中因电力干扰引起的设备停机和数据丢失。

3.医疗设备保护:医疗设备对电力供应的要求非常高,如手术室的手术灯和监护仪器等。

UPS可以为医疗设备提供稳定可靠的电源供应,保证医疗操作的安全和连续性。

UPS系统及设备概述

UPS系统及设备概述

UPS系统及设备概述1. 引言UPS(Uninterruptible Power Supply)是一种用于保证电力供应连续性的电力设备。

它在电网电力不稳定或中断时,能够及时切换到备用电源,以保障关键设备的正常运行。

本文将从UPS系统的基本原理、UPS设备的分类及应用领域等方面,对UPS系统及设备进行总体概述。

2. UPS系统基本原理UPS系统由电源输入、直流转换、逆变器和电源输出等组成。

其基本工作原理如下:•电源输入:UPS从电网中获取交流电,并将其转换为直流电给电池充电。

•直流转换:UPS将直流电转换为稳定的交流电,并用于供给电池以及逆变器。

•逆变器:在电力不足或中断时,逆变器将电池中的直流电能转换为交流电能,以供给关键设备使用。

•电源输出:UPS通过输出插座或其他接口将逆变器产生的交流电供给需要保护的设备,以保障其正常运行。

3. UPS设备分类根据UPS设备的技术和应用特点,可以将UPS设备分为以下几类:3.1 离线式UPS(Offline UPS)离线式UPS是最简单、成本最低的一种UPS设备。

其工作原理是,在正常情况下,电源输入直接供给设备,而不经过电池和逆变器。

只有在电力中断时,才会启动逆变器将电池的直流电转换为交流电供给设备使用。

离线式UPS适用于对电力供应连续性要求较低的设备和应用场景。

3.2 在线式UPS(Online UPS)在线式UPS是一种高可靠性的UPS设备。

其特点是,在任何时候设备都是通过逆变器从电池供电,电源输入仅用于电池充电。

在线式UPS能够提供纯正弦波的稳定输出电流,能够有效地保护设备免受电力波动和干扰的影响。

在线式UPS广泛应用于对电力供应稳定性要求高的场合,如数据中心、通信基站等。

3.3 交互式UPS(Interactive UPS)交互式UPS是介于离线式UPS和在线式UPS之间的一种UPS设备。

其工作原理是,在正常情况下,交互式UPS直接将电源输入供给设备,但通过内置的电压调整器调整输出电压的稳定性。

不间断电源组成及工作原理

不间断电源组成及工作原理

不间断电源组成及工作原理大家好,今天咱们来聊聊一个在现代生活中可是大有用处的东西——不间断电源,简称UPS(Uninterruptible Power Supply)。

在我们这个电子设备满天飞的时代,UPS简直就像是我们的“电力守护神”,随时准备着给我们一份电力上的“安全感”。

那么,UPS到底是个啥?它又是怎么工作的呢?咱们就一起来揭开这个神秘面纱吧!1. UPS的基本组成1.1 电池首先,UPS的核心部分就是它的电池。

可以说,电池就像是UPS的“心脏”,没有它,UPS也就成了无源之水,无本之木。

电池的种类有很多,有铅酸电池、锂电池等等。

铅酸电池呢,价格便宜,寿命长,适合大部分家庭和小型办公室。

而锂电池则是个“小年轻”,虽然贵点,但充电快、体积小、寿命长,简直是追求高效生活的必备良品!所以,选对电池,UPS就算是打了一针强心剂,运行起来那可真是风生水起。

1.2 逆变器接着咱们说说逆变器。

这家伙就像是UPS的“翻译官”,把电池里的直流电(DC)转换成我们日常用的交流电(AC)。

简单来说,就是把电池里存的电转化为咱们的电器能用的电。

想象一下,如果没有逆变器,UPS里的电就只能“自嗨”,可没人能用得上,真是可惜了它的“才华”啊。

1.3 控制电路最后,控制电路就是UPS的大脑,负责管理整个系统的运作。

它能监测电源的状态,判断什么时候需要供电、什么时候需要充电,确保在停电的时候,UPS能迅速反应,像超级英雄一样飞速出击,保障我们的设备不掉链子。

有没有觉得,UPS就像个全能的保镖,随时待命,绝不让你失望?2. UPS的工作原理2.1 正常工作状态在正常的情况下,UPS就像个温文尔雅的绅士,优雅地从电网获取电力,然后一边供电给你的设备,一边给自己的电池充电。

这时候,它就像是一个无私的服务者,不求回报,默默奉献。

不过别看它表面光鲜,实际上,UPS可是个精明的家伙,时刻监控电流的变化,确保设备得到稳定的电力供应。

数据中心UPS电源的基本组成及其作用

数据中心UPS电源的基本组成及其作用

数据中心UPS电源的基本组成及其作用一般UPS电源,主要由充电器(CHARGER)、逆变器(INVERTER)、静态开关(SYATICSWITCH)、蓄电池(BATTERY)4大部分和控制部分组成。

UPS电源的基本组成及其作用简述如下:一般UPS电源,主要由充电器(CHARGER)、逆变器(INVERTER)、静态开关(SYATICSWITCH)、蓄电池(BATTERY)4大部分和控制部分组成。

UPS电源各部分功能简述如下:1.充电器的作用从主电源吸收能量,经过桥式可控硅整流电路、阻容滤波电路,产生直流电,并将直流电提供给蓄电池和逆变器。

2.逆变器的主要作用将充电器或蓄电池送来的直流电转变成交流电输出。

有的也称逆变器为DC/AC变流器,它是UPS电源的核心部件,逆变器性能的好坏,对UPS电源输出波形、效率、可靠性、瞬态响应、噪声、体积、重量等方面有着决定性的影响。

一台UPS电源性能好坏,主要是由逆变器的性能来决定的。

3.静态开关的主要作用静态开关主要作用是保证UPS电源系统不间断供电。

当UPS电源正常供电时,逆变器输出交流电作为计算机设备的主要电源(或者由市电经稳压器后直接供计算机用电)。

在下列情况出现时:①当计算机设备起动或发生浪涌超负载;②当逆变器发生故障。

通过电压检测信号,静态开关迅速将负载由逆变器供电转移到市电供电。

一旦恢复正常,经检测市电与逆变器电压同步、同频时,又转为逆变器供电。

静态开关,就是完成转换并保证转换可靠、不间断供电的关键设备。

4.蓄电池的主要作用蓄电池是储存电能的装置。

在正常供电时,直流电源对蓄电池进行充电。

它将电能转换成化学能贮存起来。

当市电中断时,UPS电源将依靠储存在蓄电池中的能量输出直流电,维持逆变器的正常工作。

即将化学能转换成电能,供逆变器使用。

5.控制部分的主要作用控制部分在UPS电源中起着十分重要的作用。

通过合理的控制,使UPS电源按设计要求给计算机提供稳定可靠的电能。

不间断电源系统

不间断电源系统

不间断电源系统UPS (Uninterruptable Power Supply)一.定义:UPS系统是连接在输入电源和负载之间,为重要负载提供不受电网干扰、稳压、稳频的电力供应的电源设备,在市电掉电后,UPS可继续给负载提供一段时间的供电,为通信、能源、化工、医疗等重要负载提供足够的后备时间。

二.应用范围:UPS系统适用于不间断用电场合,主要作为各种计算机机房的不间断电源系统,广泛应用于金融证券、邮电通信、政府机关、能源化工、交通运输等各行各业。

三.系统组成:UPS系统主要包括由整流模块(REC)和逆变模块(INV)组成的AC-DC-AC变换主回路、由两组反向并联的可控硅组成的旁路静态开关、维修旁路空开Q3BP、输出隔离变压器和静态开关、蓄电池组以及输入/输出空开Q1/Q5等,如图1所示。

图1 UPS原理框图UPS系统基本工作方式是主路交流电源从空气断路器Q1输入,经过整流模块将交流电源变成直流电源,完成AC/DC变换,一方面给并接在直流母线上的蓄电池组进行浮充充电,另一方面向逆变模块提供可靠的输入直流电。

逆变器进行DC/AC变换,将整流模块和蓄电池提供的直流电源变换成交流电源,经过隔离变压器输出。

UPS系统应用实时处理和全数字控制技术,从主回路静态开关输出稳定、洁净、不间断的交流电源。

输入电源也可以从包含有静态开关的旁路回路向负载供电。

另外,在要求负载电源不停电而对UPS内部进行维修时,可使用维修旁路开关Q3BP。

四.工作原理UL33系列UPS单机系统主电路如图2所示。

图2 三进三出UPS单机主电路原理图主路输入电源从空气断路器Q1输入,通过熔断器保护系统,经自耦变压器降压,通过输入电感进入高频六管整流单元,高频整流/充电器将三相交流电变换为稳定的直流电源,同时实现功率因素校正;该部分电路采用分步式多重软启动功率回路和DSP实时处理的全数字控制技术,提高了系统的抗冲击能力和直流母线电压的稳定性,可减小蓄电池充电纹波,延长蓄电池的寿命。

UPS常见结构和工作原理

UPS常见结构和工作原理

第二节 常用UPS结构形式及特点
• (2)性能特点 • ① 不管有无市电,负载的全部功率都由DC / AC 逆变器提供;保证高质量的电源输出。 市电掉电时,输出电压不受任何影响,没有 转换时间,具备典型的在线式UPS 功能。 • ② 由于负载功率100 %都由逆变器负担,因 而UPS的输出能力不理想,对负载提出限制 条件,如负载电流峰值因数、过载能力和输 出功率因数等。 • ③ 输入可控整流器使UPS 输入功率因数低,
密封方式 容量
19
板栅合金高锡含量,良好
高可靠密封 10小时率
一般
一般 20小时率
第二节 常用UPS结构形式及特点
维修开关
旁路输入空开
1
市电输入空开 输入EMI 整流 逆变 切换开关 输出EMI
2
负载
3 4
充电器 电池组
• 传统双变换在线式UPS的 电路结构图
第二节 常用UPS结构形式及特点
– (1) 功能部件 • ① 整流器:当市电存在时,实现AC/DC 的转换功能, 一方面向DC / AC 逆变器提供能量,同时还向蓄电池充 电。由于整流电路把市电输入电流变成脉冲波,输入电 流谐波成分大,造成输入功率因数低,因此需要附加奇 次谐波滤波器。在三相电路中,可增加一个输入隔离变 压器,变压器的次级有两个匝数相同的绕组,一个采用 三角形接法,另一个采用星型接法,将这两组分别整流, 再配以相应的滤波器,就构成了12 脉冲整流。为了进 一步提高输入功率因数,减小对电网的污染,当前在中 小功率的传统双变换UPS 中,开始使用高频整流 (PFC)电路,可将输入功率因数提高到0.99。
UPS电池
UPS电池与通信用电池比较
通信用 设计取向 设计寿命 铅膏配方 隔板 长时间、小电流、深放电 10年以上 长寿命配方,循环寿命长 长寿命隔板,较厚 UPS用 短时间、大电流放电、浅放电 3~5年 大功率配方,循环寿命短 大孔径隔板,较薄,小电流深放 电易造成枝晶短路,寿命终止。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

数据中心UPS不间断电源系统架构介绍
一个典型的数据中心供电系统,由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。

其中,UPS的主要作用,是在市电电源中断、发电机启动之前,确保所带的负载持续供电,因此,UPS系统包含了储能设备,如蓄电池或飞轮;此外,传统UPS还具有隔离市电侧浪涌、电压骤升骤降等作用。

UPS系统是数据中心供电连续性的重要保障,UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性,同时,在绝大多数数据中心,UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。

因此,提高UPS系统的可靠性,同时降低其损耗,就成为数据中心UPS系统架构演变的主旋律。

1. 传统UPS供电系统
目前,数据中心内应用最广的不间断电源还是传统UPS,它主要由整流AC-DC、逆变DC-AC和静态旁路3部分电路组成,DC母线上挂接蓄电池,输入AC正常时,经整流和逆变两次转换后为负载供电,同时为蓄电池浮充,输入AC中断时,蓄电池由浮充转放电,经逆变器为负载供电,对负载来说,感受不到输入端电源的中断。

UPS设备的分类
从结构上看,UPS设备可以分为后备式、在线互动式、双转换在线式、Delta 转换在线式等类型,其中前两种主要用于小容量负载(≤5kVA),Delta转换在线式技术受专利保护,因此,大型数据中心主要采用双转换在线式UPS设备。

传统的双转换在线式UPS设备采用可控硅整流,主要的问题是谐波电流畸变率(THDi)高(10-30%),转换效率低(85-92%)。

随着电力电子器件的发展,呈现出IGBT取代可控硅整流的趋势,IGBT整流的优势是取消变压器,因而降低了成本,同时有比较好的输入特性,在较宽的负载范围内,可以将THDi控制在5-10%之间,最大的好处是效率的提升,通常在87-95%之间。

目前,IGBT整流型UPS的可靠性比可控硅整流型略低。

UPS冗余设计
由于UPS设备结构复杂,因此自身容易发生故障,设备冗余可以提高可用性,UPS系统便有了N、N+X、2N、”市电+U电“等架构。


N系统满足基本需求,没有冗余的UPS设备。

它的优点是系统简单,硬件配置成本低廉;由于UPS工作在设计满负荷条件下,因此效率较高。

其缺点是可用性低,当UPS发生故障,负载将转换到旁路供电,无保护电源;在UPS、电池等设备维护期间,负载处于无保护电源状态;存在多个单故障点。





N+X并联冗余系统是指由N+X台型号规格相同且具有并机功能的UPS设备并联组成的系统,配置N台UPS设备,其总容量为系统的基本容量,再配置X台(X=1~N)UPS 冗余设备,允许X台设备故障退出检修。

相对于“N”系统,“N+X”系统在UPS配置上有了一定的冗余,系统可靠性有所提高,同时带来了系统配置成本的增加、系统负荷率的降低以及效率降低。

N+X系统在成本增加不多的前提下提高了可用性,因此,在数据中心得到了广泛的应用,但是该系统在UPS输出端仍然存在单故障点,实际项目中由此造成的系统宕机屡见不鲜。





2N,为了消除单点故障,高等级数据中心通常采用2N冗余系统。

该系统是指由两套或多套UPS系统组成的冗余系统,每套UPS系统N台UPS设备的总容量为系统的基本容量。

该系统从交流输入经UPS设备直到双电源输入负载,完全是彼此隔离的两条供电线路,也就是说,在供电的整个路径中的所有环节和设备都是冗余配置的,正常运行时,每套UPS系统仅承担总负荷的一部分。

这种多电源系统冗余的供电方式,克服单电源系统存在的单点故障瓶颈,对于少数单电源设备的情况,可通过安装小型STS设备,保证其供电可靠性。

采用2N冗余系统可用性得到明显提高。




2N冗余系统的缺点也非常明显,设备配置多、成本高,通常情况下效率比N+X系统更低。




“市电+U电”供电架构由百度提出并在其自建M1数据中心规模应用,它在N+1系统基础上做了改进,UPS设备配置不变,将服务器等双电源设备的其中1路改由市电直接供电,消除了单点故障,可靠性较N+1系统大大提高,同时,
UPS系统的损耗降低为原先的50%。

UPS系统整体效率提升至95%以上。

UPS ECO模式带来了效率的提升,其代价是IT负载由市电供电,UPS必须不断监视市电状态,并在发现问题且当该问题尚未影响负载时,迅速切换到逆变器供电。

这个听起来简单,但实际操作起来非常复杂并且需要承担很多风险以及潜在的负面影响。


2. 高压直流(HVDC)不间断电源系统
尽管所有国家的市电都是交流,但是IT设备内部都采用直流供电,这就为直流供电提供了可能。

事实上,通信行业采用直流48V供电已经有几十年的历史,电力行业也长期采用直流220V作为断路器等设备的操作和控制电源(直流屏)。

传统UPS设备存在效率低、可靠性差、灵活性和扩展性差、故障后不易修复等问题,所以业内一直在寻找替换UPS的方案。

现有主流的高压直流供电系统图,与通信行业48V直流系统架构基本一致。

与传统双转换在线式UPS系统的主要区别,是取消了逆变环节,蓄电池挂接在直流母线,与整流器
并联,同时为IT设备供电。

由于直流电源拓扑简单,因此故障率较UPS有所降低,因采用模块化设计,可在线维护。

3. 分布式不间断电源系统
UPS或HVDC通常采用集中式供电方案,集中式系统的优点是可以实现资源共享,降低成本,其缺点是系统故障范围大,影响面广。

UPS也有小型机分布式供电方案,但是多套分布式小型机系统与1套集中式大型UPS系统相比,小型机的数量多,
故障点多,成本高,因此大中型数据中心不会采用分布式UPS系统。

尽管有如上问题,但是对于分布式不间断电源系统的探索,从来没有停止过。

谷歌和Facebook都在探索分布式不间断电源系统在IDC数据机房中的应用。


谷歌是最早进行服务器自研定制的互联网公司,同时也最早放弃了集中式UPS电源方案,转将蓄电池分布到每台服务器电源直流12V输出端。

市电正常时,进入服务器电源转换成DC12V为服务器主板供电,同时为蓄电池提供浮充电源,市电停电后,由DC12V母线并联的蓄电池继续给主板供电,直到柴油发电机启动后回复交流供电。

谷歌早期采用铅酸电池供电,因服务器内部高温导致铅酸电池故障率高,后改为锂电池方案。

蓄电池的后备时间为分钟级(通常为1-3分钟)。

此方案的优点是大大简化了IT设备前端供电系统,缺点是服务器电源需要深度定制。




Facebook自建数据中心的供电系统采用DC48V离线备用系统。

为每6个9kW的机柜配置1个铅酸蓄电池柜,输出为DC48V,服务器电源采用AC277V和DC48V双输
入,市电正常时作为主用,市电中断后由蓄电池输出DC48V 为服务器供电。

蓄电池后备时间为45秒。

此方案的系统效率与240V HVDC Offline方案及DC12V分布式系统相当。




随着业内对数据中心能耗关注日益增强,国内近几年出现了一种新型的分布式DC240V电源设备,同样采用离线方案,市电正常时,直接输出市电电源,市电停电后,由内部锂电池提供DC240V输出。

这种方案的优势是IT设备无需定制,只要兼容DC240V供电即可。

其缺点是电源内部存在AC220V和DC240V的切换,系统可靠性降低;锂电池串联数量多,单只电池故障会影响系统的可靠性。

从实际应用效果看,某互联网公司租用的数据中心一年中发生十几起电源故障,证明此架构还需完善。


4. 未来发展趋势
过去,计算机作为一种非常娇贵的设备,双转换在线式UPS 消除了市电电能质量问题,但带来了6-10%的电能损失以及其自身可靠性低的问题。

通过冗余可以提高系统可靠性,UPS发展出主备供电、N+1冗余并机、双总线、分布冗余等方案,相应带来的是成本和能耗的进一步增加。

为了避免UPS设备故障率高的问题,国内提出并已规模部署了直流240V电源系统,大部分IT设备可以直接兼容直流供电。

呈现如下三种趋势:
第一,从在线到离线。

UPS ECO模式、DC48V电池备用、DC12V电池备用、DC240V电池备用等本质上都是将电源离线,从而降低电源成本和运行损耗。

第二,从集中到分布。

随着锂电池等新型储能设备的发展以及大数据时代服务器快速部署、灵活扩展的需要,不间断电源设备正在从集中到分布。

第三,未来数据中心供电发展的整体趋势是由高压/集中式/交流大UPS向低压/分布式/直流小UPS方向发展,由机房外集中式铅酸电池向IT机柜内分布式小(锂)电池方向发展,从化石能源向绿色能源方向发展。

相关文档
最新文档