UPS基本技术.ppt

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1、演示人:周志金,UPS基本技术,CHLORIDE分用户案例,UPS基本概念: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基本概念:原理框图,UPS的基本概念:主要功能,实现两路电源的不间断切换提供高质量电源实现电网与用电器之间的隔离电压变换和频率变换功能停电后提供后备时间,市电故障:停电、欠压、过压、频率波动、尖峰、浪涌、下陷、高频干扰等 关键负载:计算机、服务器、存储、交换机、路由器及精密电子设备对电源 故障敏感 电源故障损失:数据丢失或死机、设备硬件毁损、数据中心瘫痪,UPS,UPS应用的经济价值,CHLORIDE部分用户案

2、例,市电问题不稳定不纯净以上市电的随机故障和污染威胁关键负载:计算机、服务器、交换机、磁盘阵列、网络中心、数据中心、有线电视、工业过程控制。UPS为用户关键负载提供一个稳定干净的电源平台UPS核心价值保障性设备;系统性故障点;产品稳定性为UPS首要指标。,市电可靠性99.9中断525分钟/年,UPS,UPS电源可靠性99.999中断5分钟/年,UPS应用的核心价值,UPS功能性/可用性:各项功能实现:整流、逆变、旁路及电池转换、监控管理功能各项技术指标实现操作维护性UPS可靠性/稳定性核心技术:控制技术、并机技术、监测保护技术及电池管理技术元器件标准工艺水平质量控制体系,UPS的品质描述,电池

3、,UPS,负载,监控管理,市电发电机,(输入指标),(输出指标),(电池处理技术),(面板及通讯监控),UPS的基本描述,输入电压标准及范围(工频机380V15,高频机380V20)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 输入电流谐波失真(THD)(工频机530,高频机35)),U1I1,Cos,UPS的技术描述:输入指标,ULIL,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:15%输功率因数:0.8谐波分量30%电池电压(3235)X12V,逆变器效率

4、低,输出必须配置隔离升压变压器,可控硅整流器,ABC,DC+,DC-,UPS的技术描述:整流技术,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的技术描述:整流技术,UPS的技术描述:谐波治理成本,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-效率降低-费用增加且体积增大,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,

5、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,6-脉冲整流器+有源滤波器(LC),UPS的技术描述:谐波治理成本,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,UPS的技术描述:谐波治理成本,UPS的技术描述:先进IGBT整流技术,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,直流效率高,无需变压器直接输出380VAC优点:-输入电压范围:20%-输入功率因素:0.99,输入谐波含量3%-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

6、术条件所限(200KVA)-IGBT耐压、过流、抗干扰性不如可控硅整流器-无变压器结构稳定性不如工频机,I,U,柴油发电机配置 提供UPS电源长时间后备延时,两路电自动切换,提供机房空调机、应急照明、监控、消防等备用电源。影响发电机配比因素:UPS输入功率因数,输入电流谐波含量(THDI)发电机容量计算:(UPS负载+UPS消耗+充电器功率)X系数高频机UPS发电机容量最低配比:单机1.3:1;1+1并机1.6:1;2+1并机:2.9:16脉冲工频机UPS发电机容量最低配比:单机2.5:1;1+1并机4:1;2+1并机:6.5:1,UPS前端发电机配置计算,输出电压标准及精度(220/380V

7、AC1)输出频率标准及精度(50HZ0.01)输出功率因素(0.71.0)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(9095%)噪音(5075db)环境指标(温度040),湿度,海拔1000米),UPS的技术描述:输出指标,UPS输出功率因数,UPS输出能力:典型值-0.7/-0.8/-0.9/1.0 UPS输出功率因数与负载输入功率因数越匹配输出能力越强 不同负载功率因数UPS输出功率折算,UPS的输出功率:海拔折算,UPS额定输出功率典型海拔

8、:1000米输出功率因数折算:海拔每升高100米降容1%,UPS的输出指标:过载/短路能力,UPS过载能力:典型值 125%,10min,150%,1min非线性负载启动功率、峰值因素(3:1)不能超过逆变器过载能力UPS短路能力:200250%,100300ms过载能力指标的有限价值,100%,210%,150%,100ms,0,3s,UPS的输出指标:效率,UPS整机效率计算UPS各部件效率:SCR整流器99;IGBT整流器98、IGBT逆变器效率97、变压器效率98 滤波器99传统6脉冲 UPS的效率:SCR整流(99)IGBT逆变(97)输出TX(98)=94传统12脉冲传统UPS的效

9、率:输入移相TX(98)双SCR整流(98)IGBT逆变(97)输出TX(98)=91新型IGBT整流UPS效率计算:IGBT整流(98)IGBT逆变(97)=95,UPS的输出指标:效率-UPS运行费用计算,kW=UPS 输出功率1=竞争对手 UPS 效率2=Chloride UPS 效率24=一天内的小时数365=一年内的天数Cost/kWh=每 kWh 用电支付给电力供应商的成本2.0=为覆盖设备安装房间的空调用电而引入的调节因子。,kW(1/1-1/2)24365cost/kWh1.5=节约成本/年,计算中用到的数据:电力成本:1 RMB/kWh竞争对手 UPS 的满载效率 94%,半

10、载92%Chloride 80-NET AC/AC 效率:线路交互模式 98%双转换模式 95%、半载94%,5000.9(1/94%-1/95%)243651.0/kWh2.0=78840RMB/年,2500.9(1/92%-1/94%)243651.0/kWh2.0=78840RMB/年,80NET 500KVA双转换模式下的年运行成本(满载),80NET 500KVA双转换模式下的年运行成本(半载),UPS的输出指标:效率-UPS机房空调配置,UPS工作损耗及空调配置计算UPS为功率密度大的发热设备,电池工作温度20-25,需配置24小时运行的机房空调制冷,空调需配置备用电源(发电机),

11、具备来电自启动功能,每升高10 寿命降低一半。空调制冷量=满载损耗(KW)+机房空间负荷kVA Cos(67.5)+150W m2如50m2电源机房2台 400KVA UPS所需空调计算:2 400000VA 0.8 0.06+50 150m2=45.9KW,需要配置2台25KW制冷量机房空调。UPS散热通风量要求,UPS容量及机型选择:用户负载量:有功功率、UPS输出冗余度(7080)电机性负载峰值因素(3:1)不能超过逆变器过载能力非线性负载视在功率(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容量机型选择,UPS容量机型选择,通过有功功率、实际功率、负载

12、率引导成本优势机型,增加方案商务竞争力进线方式:上进线/下进线空间、承重,UPS 电池:电池技术充电保护(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),UPS电池技术,电池容量(AH)=,(逆变效率)电池只数U平 放电速率C,KVA Cos,恒电流计算法:近似算法,适用于中小功率UPS长延时,计算公式如下:,UPS电池:配置计算,根据电池厂家放电速率数

13、据表选择满足计算结果的电池规格,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:,W/cell=,(逆变效率)电池cell数,KVA Cos,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,UPS-电池:配置计算,UPS备份与扩容串联备份、并联备份及增容、双总线供电系统并联技术:直接并联、公共旁路、模块化UPS、环流指标,串联方案,UPS-UPS:备份扩容方案,UPS-UPS:备份扩容方案,1+1并联方案,UPS-UPS:备份扩容方案,2+1并联方案,UPS系统1,关键双电源负载,UPS系统2,次要单电源负载,次要单电源负载,

14、总线1,总线2,变压器1,变压器2,发电机,ATS,ATS,UPS-UPS:备份扩容方案:双总线1,UPS系统1,关键双电源负载,UPS系统2,关键单电源负载,次要单电源负载,次要单电源负载,STS,总线1,总线2,同步控制器,变压器1,变压器2,发电机,ATS,ATS,UPS-UPS:备份扩容方案:双总线2,关键单电源负载,次要单电源负载,次要单电源负载,STS,总线1,总线2,同步控制器,变压器1,ATS,UPS系统1,变压器2,发电机,ATS,UPS系统2,UPS-UPS:备份扩容方案:双总线3,关键 双电源 负载,STS,STS,双电源 负载,电力系统电力系统是由发电厂、变电所、电力线

15、路和电能用户组成的一个整体,6.3-20kV 220-500kV 35-110kV&6-10kV 380V/220V,UPS电源系统的配电及配套系统,供配电系统供配电系统及电压制式,UPS电源系统的配电及配套系统,400A,400A,400A,800A,200A,400A,200A,400KVA UPS1,800A,30分钟电池,800A,800A,400KVA UPS2,20分钟电池,800A,1200A,主输入,主输入,旁路输入,旁路输入,输出,输出,UPS2输入柜,并联输出配电柜,市电2,800A,市电1,两路市电UPS并机系统配电,1)旁路同源 2)零线同电位,UPS1输入及旁路输入柜

16、,400A,400A,400A,800A,400KVA UPS1,800A,30分钟电池,800A,800A,400KVA UPS2,30分钟电池,主输入,主输入,旁路输入,旁路输入,输出,输出,UPS2输入柜,总线2输出配电柜,市电2,800A,市电1,两路市电UPS双总线系统配电,1)旁路同源 2)零线同电位,同步控制,UPS1输入及旁路输入柜,400A,400A,400A,400A,800A,400A,总线1输出配电柜,配电部分:UPS输入、输出、电池电流及开关容量输入开关容量及输入电流:三相电工速算法:输入电流(A)1.8/2.0*KVA,开关系数X1.2 高频机500KVA UPS输

17、入电流:输入电流(A)500X1.8=900A,开关选择1250A 工频机500KVA UPS输入电流:输入电流(A)500X2.0=1000A,开关选择1250A输出开关容量及输出电流:三相电工速算法:输出电流(A)1.5XKVA,开关系数X1.2 500KVA UPS输出电流:输入电流(A)500X1.5=750A,开关选择1000A电池开关容量及线缆规格:放电电流(A)kVA Cos/(逆变效率 U电池电压),开关系数(1.25)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电源系统的配电,配电部分:电缆规格电缆额定电流简单算法高频机1

18、00KVA UPS输入输出电缆计算:输入电流(A)100X1.8=180A,选择70*2.5A=175A 电缆规格4*70+1*35输出电流(A)100X1.5=150A,选择70*2.5A=175A 电缆规格4*70+1*35,UPS电源系统的配电,配电部分:开关规格,开关常见规格:微断(MCB):R4、R6、R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63 塑壳断路器(MCCB):R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R500、R630、R800、R1250、R1600 空气断路器

19、(ACB):R800、R1250、R1600、R2000、R2500 R3200、R4000 R5000、R6300分断能力:依据低压配电变压器容量(kA=KVA 0.053):500KVA:25kA;1000KVA:50kA;2000KVA:100kA;2500KVA:130kA电池开关:推荐ABB交直流两用塑壳断路器,三线(中线)必须采用3P ABB塑壳S1(10-125A):250VDC;ABB塑壳S2(12.5-160A):500VDC ABB塑壳S3(32-250A)/S5(320-630A)/S6(800A):750VDC ABB塑壳T1(10-160A)T2(10-160A)T3

20、(200-250):500VDC ABB塑壳T4(250-320A)T5(400-630A)T6(630-800):750VDC,UPS电源系统的配电,技术引导重点品牌引导:选定一线品牌,艾默生、施耐德、伊顿、GE机型引导:指定机型,选择竞争对手劣势的容量和机型电池配置引导:1、指定规格及最低数量,增加竞争对手成本 2、设定电池品牌,计算方法及放电数据指标引导:输入谐波指标、输出功率因数、效率、上进线等。评分标准及虚假参数处罚。,用户方案引导,小功率:APC、Santak(山特)、Kestar(科士达)、科华、PCM中功率:Emerson、Eaton、MGE、Socomec、Riello、De

21、lta、Santak大功率:Emerson、MGE、Eaton、Socomec、Riello、GE模块机:APC、Santek、GA、Emerson、Delta国内品牌:科华(kelong)、易斯特(East)、冠军(champion)、先控、赛康、复华、优玛、宝合、四通、Best、Borri、GA伽马创力、Powerland(宝兰)、工业机:Chloride、Gutor(固特)&MGE、AEG、Mitsubishi、Fuji、Benning Socomec、Solidstate(固态)、LDC(艾迪森),UPS市场情况,模块机,工频机,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。,隔离变压器问题,www.ChlorideP,联系人信息产品经理 Andrea FerroAndrea.F,产品营销经理Letizia GhirardelloLetizia.G,

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