UPS01-UPS基础知识(V1.0) (2)

Bypass Mains
~
-
-
~
output
电池逆变工作模式：
当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池 工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供 电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式 ，如图：
Bypass Mains
~
-
-
~
output
静态旁路工作模式：
旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另 一种需人工干预才能回到正常工作模式。 在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统 自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。 在 UPS 恢复正常后 ，系统自动恢复正常供电方式。 当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽 ，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工 作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机， 如图：
池逆变供电。
互动式UPS的基本原理（一）
功率等级0.7-20KVA左右
264～276V 降压绕组 150～175V 升压绕组
市电
低通滤波器
175～264V
负载
逆变器/充电器
电池组
互动式UPS的基本原理（二）
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。
Dalta 变换UPS的基本原理（一）
功率等级10-480KVA左右
220±4％～±10％V
市电
补偿变压器 175～264V
负载
Delta变换器
主变换器
电池组
Dalta 变换UPS的基本原理（二）
－ 市电正常时，85％能量有市电直接提供，15％能
量有一个逆变器提供，
－ 当市电异常时，100％能量有电池提供。 － 无法解决市电上的谐波污染，比如：频率 异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。
在线式 市电模式下 逆变器状态
Dalta变换 85％能量直接市电 提供， 较高，无法解决电 网谐波污染等问题
互动式
后备式
工作 最高
热备 中等
（不停电、 近似稳压功能）
不工作 低
（仅近似 不停电功能）
输出电源质量
（不停电、稳压、 净化功能）
切换时间 功率范围 成本
零 >1 kVA 高
零 10KVA 较高
例：7200/30KVA UPS 电池支持时间1小时的电池容量计算。 30*1000*0.8 Imax = -------------- =83.33（A） 0.9*32*10 从曲线上查得调整系数为2 : 电池容量（AH）= 83.33*2*1 =176（AH）≈200AH
二、UPS 原理

W-每2伏单元之提供的功率（W）
η-UPS效率（一般可取0.9） Cosφ-UPS输出功率因数（一般取0.8）
N-一组电池中电池数量（此处为12V电池）
注：若2V电池则N*1 6V电池则N*3
电池选配

– 功率算法
放电终止电压一般取1.67V 根据客户要求电池支持时间查表，决定电池型号及组数 如查表结果组数过多（＞3），则考虑大容量电池。 上述计算公司是按UPS满载考虑，可视客户情况，按80%负载计算 （可降低容量或组数）
AC 3 phase input AC AC
Main inverter
AC
3 phase output
AC DC
Delta inverter Battery
AC DC
Battery
Neutral
Neutral
在线式UPS的基本原理（一）
功率等级0.7-1500KVA左右
维修开关
旁路输入空开
1
市电输入空开
Bypass Mains
~
-
-
~
output
维修工作模式：
需要对UPS电源及电池等进行全面检修或设备故障需维修时 ，可以通过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电， 以实现对UPS不停电维护。维修需要断开UPS内部的主路、旁路输 入电源和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负 载仍然维持供电的维修工作模式，如图：
波形下陷
瞬态尖峰 谐波干扰
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
频率漂移
小水电，发电机
为什么需要UPS
•信息社会中各行各业使用的精密设备随时会 受到电源污染的危害 电源污染--严重影响信息设备安全和运行效率!
瞬态尖峰、 —— 造成服务器、计算机、路由器、 电源浪涌、 磁盘阵列等设备硬件损坏 高压脉冲、
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。
UPS主机 市电或燃油发电机 蓄电池 用户设备
什么是UPS
电 源：
利用电能变换技术将市电或电池
第一次电能转换成适合各种用电对象
的二次电能的系统或装置。
电能变换体现：变压、调压、整流、滤波、稳定、变换 电能变换技术：线性稳压、相控、变频、PWM、SPWM
例：7200/30KVA UPS，客户要求支持m分钟
计算W 30*1000*0.8 W= -------------- = 138(W) 0.9*32*6 查表：大力神UPS12-225电池（75AH），当终止电压为1.67V时，30分钟可以 提供161W功率，故选一组（32只）则可达到要求。
电池选配
—— 间接经济损失无法估量
为什么用UPS？－电网问题
波形下限 电压浪涌
市电断电
谐波失真 频率漂移
电网
瞬态尖峰
电线噪声
……
为什么用UPS？－电网问题
电网问题 市电断电 电压浪涌 引发原因 停电、空气开关跳闸 大型设备关闭或雷击引起 现象 零电压持续2个周波以上 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
2
逆变
切换开关
wenku.baidu.com输入EMI
市电
整流
输出EMI
负载
3 4
充电器 电池组
在线式UPS的基本原理（二）
不管电网电压是否正常，输出交流电压都要经过
逆变器，即逆变器始终处于工作状态。
Q3BP 旁 路 输 入 主 路 输 入 Q1 Q2 静态开关
TR2
~
REC
KM
~ INV
Q5 静态开关
UPS输 出
蓄电池
四种架构UPS性能对比

– 电流算法
根据最大放电电流计算电池容量（AH） 最大放电电流 P*1000*cosφ Imax = -------------η·Vend 式中：Imax——最大放电电流（A） P——UPS额定容量（KVA） cosφ——UPS输出功率因数（一般取0.8） η——UPS效率（一般取0.9） Vend——该型号UPS放电终止电压（V）
二、UPS 原理

常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
后备式UPS的基本原理（一）
功率等级0.25-3KVA左右
220±4％～±10％V
市电
175～264V
负载
充电器
逆变器
电池组
后备式UPS的基本原理（二）
- 市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍 加稳压处理的“低质量”交流电，逆变器不工 作，蓄电池由独立的充电器充电。 - 当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电
不会产生因电弧引起的高频干扰，影响负载运行。
手动维修旁路
功能：
为在不中断负载电源情况下，检修UPS。
辅助触点发出信号，禁止逆变器启动。 组成： 加锁的手动开关。 控制：
手动控制、严格按操作步骤，把负载从逆变器供电
转到手动维修旁路及恢复逆变器供电。
电池（一）
功能：
当市电中断或超限时，供给逆变器能量（DC电源）
电池选配

– 电流算法
查放电曲线确定电池放电率 计算所需电池容量 电池容量（AH）=K*电池最大放电电流*放电时间 其中，K为调整系数，如下表：
用 户 要 求 的 0.5 放电时间 25 ℃ 时 的 系 2.86 数 1 2 2 1.64 3 1.34 4 1.26 5 1.20 6 1.12 8 1.07 9 1.03 10 1
保证负载电源不会中断。 组成： 阀控铅酸电池（VRLA）——全密封免维护电池。 电池柜或电池架
电池开关
安装在电池柜内或电池房内温度传感器
电池选配
– 功率算法
根据每2伏单元放电功率计算电池容量（AH） P*1000*cosφ W= -------------η· N * 6 式中：P-UPS容量（VA）
常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
传统SCR整流UPS（工频）
优点：输入输出隔离、电网扰动不会影响负载、电池直接挂在母线上 缺点：体积大，重量大、成本高、输入谐波电流大、污染电网
谐波污染 线间噪声 频率漂移
—— 造成莫名其妙“死机”、网络传输 误 码率大增，数据传输速度低下
为什么用UPS？－电网问题对设备的危害
•电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲
—— 造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据
丢失、设备损坏、死机、停止工作等。
•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

主要组成
– 整流桥 中/小容量UPS采用二极管、IGBT、双向SCR 中/大容量UPS采用SCR 、IGBT – DC滤波电容 – PFC功率因数校正电路
逆变器（一）：
功能： 把整流器或电池送来的DC电源变换成电压稳定（额定值±1%） ，频率稳定（额定值±1-2%，本机振荡精度可达额定值±0.05%） ，谐波含量少（THD＜5%，在峰值因数为3:1），干净的再生正弦 波AC电源供给负载。允许DCV变化范围：320V-490V。 组成： － － － － IGBT三相逆变桥 AC输出滤波电容 输出变压器 控制逻辑电路
UPS基础知识
UPS基础知识
主要内容
一. 二. 三. 四. 五. 六.
UPS概述 UPS 原理 UPS分类
UPS 术语及重要参数
UPS 高可靠性的供电方案 UPS技术发展趋势
UPS 基础培训
一、UPS 概 述
一、UPS 概述

什么是UPS 为什么使用UPS
UPS的功能
UPS系统结构
UPS － Uninterruptible Power System
静态开关（一）：
功能
－ 在发生以下情况时，无中断地（同步）把负载电源转接 到旁路电源：UPS输出端发生过载、甚至短路、逆变器 故障（包括过温，超/欠压） － 具有比逆变器更强过载能力（100%可达200ms）
组成
－ 用SCR做成无触点开关，在旁路和逆变器侧各有一组。
－ 正因为无触点，开关速度快，从而保证转换无中断，
Bypass Mains
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二、UPS 原理

常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
整流器（一）：

功能
– 将市电AC电源转换成稳定的DC电源（直流稳压电源）
– 输送足够能量供给逆变器带负载和给电池充电。 – 缓启动/功率爬升。
等。
一、UPS 概述

什么是UPS 为什么使用UPS
UPS的功能
UPS 基础培训
二、UPS 原 理
UPS 电源基本功能 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
为您重要的设备 提供灵活且完善 的电源保护
、软开关PWM、移项谐振、无功补偿、功率因素校正等
UPS:
一种可以提供两个以上供电线路 的设备，当主要供电失效时，可以切
换至备份的供电路径。
什么是UPS －UPS系统组成
一个完备的UPS系统，是由UPS主机、电池、市电（发电机)、后台监控 或网络监控软/硬件等单元共同组成的。
监控平台
计算机 网线
网络总线 电源线 通讯线
市电
网线
柴油机
UPS
计算机
监控平台
电源线
一、UPS概述
什么是UPS
为什么使用UPS UPS的功能

为什么需要UPS
•网络时代需要不间断的电力供应
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......
4ms左右 0.5－5 kVA 中等
5ms －12ms <1 kVA 较低
二、UPS 原理

常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
市电逆变工作模式：
在主路市电正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载 在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将 能量储存在电池中 ，如图：