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1、UPS基本技术,电 源 故 障,市电的九种电源故障形式,电源断电 电压下陷 电源浪涌,持续欠压 持续过压,高频噪音 频率波动 瞬态切换 谐波失真,UPS,(Uninterruptible Power System),UPS外在关联,电池,UPS,UPS功能及基本结构,UPS内部基本结构,UPS的主要功能,实现电网与用电器之间的隔离实现两路电源的不间断切换提供高质量电源电压变换和频率变换功能停电后提供后备时间,UPS类型,后备式UPS在线互动式UPS在线式UPS,后备式UPS工作框图,在线互动式UPS原理框图,在线式UPS原理框图,市电停电时工作框图,过载或故障时工作框图,UPS品质描述,UPS
2、 市电：输入指标UPS 负载：输出指标UPS 电池：电池管理UPS 用户：通讯监控UPS UPS：备份与扩容,UPS技术的发展第一代UPS（90年前）： SCR整流SCR逆变第二代UPS（9095年)： SCR整流GTR逆变第三代UPS（9505年）： SCR整流IGBT逆变第四代UPS（05年后）： IGBT整流IGBT逆变,UPS品质描述,UPS 市电：输入指标输入电压标准及范围（220/380VAC15）输入频率标准及范围（50HZ10）输入功率因素（0.80.99) SCR型整流器： PFU浮充/2UL IGBT型整流器： PF 4、输入电流谐波失真（THD）(335%),U1I1,U
3、L IL,Cos,UPS品质描述,每相可控硅在1/3周期导通.产生浮充电压： UF=32/ULCOS1.353801513V 输入电压范围：30% 电池电压（3235）X12V，逆变器效率低，输出必须配置隔离升压变压器,可控硅整流器,ABC,DC+,DC-,UPS品质描述,每相可控硅在1/3周期导通.产生奇次谐波n=6k1(K为正整数)谐波分量30%发电机配比2.53:1,6脉冲整流器,UPS品质描述,6脉冲整流器,优点:THD 10% 满载条件下简单可靠,可任意时候加装可提高功率因数,6-脉冲整流器+无源滤波器(LC),缺点:在特定条件下，无源滤波器会和电网内阻发生谐振抑制高次谐波效果差效率
4、降低费用增加且体积增大,6脉冲整流器,6-脉冲整流器+有源滤波器(APF),-采用补偿原理向电网注入与谐波电流相位相反,幅值相同的电流.采用IGBT电路,优点:THD 5%不会发生共振现象不受系统阻抗变化的影响不受谐波频率变化的影响,缺点:电路复杂,MTBF(平均无故障时间)下降EMI高,效率下降2成本高,逻辑控制,B+,B-,+,-,至逆变器,L1L2L3,0,Y,12脉冲整流器,12脉冲整流器,12脉冲整流器,优点:THD 10% 满载缺点:需要两个整流器和一个移相变压器效率比较低2%体积重量也增加,IGBT整流器,采用高频脉宽调制型IGBT整流器技术， 对电网的适应能力很强。不带滤波器时
5、输入功率因数就可高达 0.99优点:输入电压范围：25%输入功率因素：0.99谐波分量3%绿色电源不会因加装滤波器而造成能量损失机器重量轻-易于安装和运输缺点：整流器容量受现有技术条件所限（200KVA）稳定性不如可控硅整流器,I,U,IGBT 整流器,传统可控硅整流的电流波形,IGBT整流的电流波形,使用IGBT整流目的：提高输入端的功率因数1-使输入端电流尽可能接近正弦波减少直流脉动和谐波干扰 扩展UPS输入电压范围,柴油机 / UPS容量匹配,注： UPS并联系统前端发电机容量为单机1.8倍,用户投资条件允许发电机组还应备有1.25倍的余量。,单相全桥整流UPS,Pg-柴油发电机功率；P
6、u-UPS输入功率,UPS品质描述,UPS 负载：输出/整机指标输出电压标准及精度（220/380VAC1）输出频率标准及精度（50HZ0.01）输出功率因素（0.71)输出过载/抗短路能力(125额定电流，10min 150额定电流，60s )三相不平衡能力(100%不平衡负载,电压不均衡5%） 动态响应(100负载，瞬态电压波动5%,恢复时间：20ms)效率(9094%)噪音(5075db）环境指标(温度040） ，湿度，海拔1000米）,UPS品质描述,UPS整机指标效率计算UPS各部件效率： SCR整流器99；IGBT整流器98、IGBT逆变器效率96、 变压器效率98,滤波器99传统
7、UPS的效率： SCR整流（99）IGBT逆变（96）输出TX（98）=9312脉冲传统UPS的效率: 输入移相TX（98）双SCR整流（98）IGBT逆变（96） 输出TX（98）=90新型UPS效率计算： IGBT整流（98）IGBT逆变（96）=94,UPS品质描述,UPS 电池：电池管理充电保护（过压及过流充电保护，温度补偿）放电保护（关机截止电压设定及调整，自动脱扣）电池智能化管理（检测和报警）后备时间计算和显示：额定负载后备时间T 75额定负载1.6T; 50额定负载2.5T; 33额定负载4T充电能力及充电时间：1025额达容量充电能力充电时间计算：TAH/I充电（充电效率80
8、）,UPS品质描述,UPS 用户管理：通讯和监控显示及控制通讯功能：串口RS232/RS485；网卡；干结点； modbus卡监控：监控软件及网络监控功能,UPS品质描述,UPS UPS：扩容及备份串联备份并联备份及增容并联技术及指标 直接并联、公共旁路、模块化UPS、环流指标,串联热备份,UPS UPS：扩容及备份,并联冗余或增容,可实现：并联冗余工作方式并联增容工作方式,UPS UPS：扩容及备份,公共旁路并联,可实现：多台并联冗余工作方式多台并联增容工作方式,UPS UPS：扩容及备份,UPS供配电系统,市电,发电机,UPS系统1,ATS,关键双电源负载,UPS系统2,关键单电源负载,次
9、要单电源负载,次要单电源负载,STS,UPS分类和选择,工作方式：后备式、互动式、在线式容量：小功率（110KVA）；中功率（2060K）；大功率（801000KVA）适用环境：商业级、工业级、电厂专用、车载或船用输出变压器：高频机，工频机,UPS市场和品牌,小功率：APC、Santak（山特）、Kestar（科士达）、PCM中功率：Powerware、MGE、Emerson-Liebert、Delta、Santak大功率： Emerson-Liebert 、MGE、 Powerware、 Chloride-Siemens、 Socomec-Sicon、 GE-Imv、Best-Borri其他
10、常见品牌：科华（kelong）、冠军（champion）、易斯特（East）、赛康、复华、优玛、宝合、四通、 Best、伽马创力、雷洛士、Powerland（宝兰）、山顿（Sendon）、劲达（Deltec）、东芝（Toshiba）、APC- Gutor（固特）、AEG（德国通用电气）、Protect（普洛泰克）,UPS推荐和配置,容量及机型选择电池计算及配置配电部分：线缆及开关,UPS推荐和配置,容量及机型选择用户负载量,冗余度负载性质：IT类、电感性负载、使用环境谐波、变压器机房配电设计：进线方式机型成本及竞争优势,UPS推荐和配置,容量及机型选择用户负载量；UPS输出冗余度（7080）负
11、载峰值因素（3：1）不能超过逆变器过载能力负载视在功率（KVA）不能超过UPS额定功率*功率因素折算系数三相负载不平衡度30%,UPS推荐和配置,工业级UPS恶劣的电气和物理环境：供电线路电压/频率波动、浪涌冲击、峰值下陷、高频干扰，环境温湿度不稳、粉尘、腐蚀等。结构：输入输出双隔离、钢板机箱、高IP防护等级。适用领域：钢铁、化工、电力、汽车、造纸、煤炭、石油、隧道负载类型：重载机械、生产线设备、DCS系统等,UPS能耗指标,UPS 工作损耗、通风量、空调配置 满载损耗（KW）kVA Cos （67.5）空调制冷量 输出功率折算海拔高度，海拔每升高100米降容1（典型 UPS工作海拔高度：10
12、00米）,容量及机型选择,不同功率因数的负载UPS输出功率折算（典型 UPS 输出PF-0.8型）,容量及机型选择,进线方式：上进线/下进线 选择优势机型，增加价格竞争力,电池计算和配置,计算公式：,AH=,（逆变效率）电池只数U平(单个电池电压) 放电速率,kVA Cos,电池计算：恒流计算法（放电速率）,近似计算法：适用于小功率，长时间配置,市电停电时工作框图,电池计算和配置,精确计算：恒功率计算法1、截止电压确定： 1.67V/cell放电60分钟2、计算每个Cell电池恒功率数据：3、根据厂家恒功率放电数据表选择满足计算结果的电池规格,W/cell=,（逆变效率）电池cell数,kVA
13、 Cos,UPS推荐和配置,配电部分：线缆及开关输入开关容量及线缆规格： 三相电工速算法: 输入电流(A)1.8XKVA ,开关系数X1.2 单相电工速算法: 输入电流(A)5XKVA ,开关系数X1.2输出开关容量及线缆规格： 三相电工速算法: 输出电流(A)1.5XKVA ,开关系数X1.2 单相电工速算法: 输出电流(A)4XKVA ,开关系数X1.2电池开关容量及线缆规格： 放电电流（A）kVA Cos/U电池电压 开关系数(X1.2)电缆长度与压降：如70mm 线阻0.26/km零线及地线规格：零线11.5倍相线，地线相线,UPS推荐和配置,配电部分：电缆及开关规格电缆额定电流简单算法空开规格: R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250,UPS推荐和配置,隔离变压器高频机加装380V/380V输出隔离变压器：容量KVAUPS KVA 选用/Y0型隔离变压器，输出中性点接地， Y/Y型变压器旁路反灌 会造成DC电压过高危险。 UPS加装380V/220V输出隔离变压器： 输出容量损失2030 对逆变器有干扰反馈，选用效率高，干扰小变压器。旁路隔离变压器：实现零线电气隔离。,
