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UPS不間斷電源全套基礎(chǔ)知識

鉅大LARGE  |  點擊量:1077次  |  2019年05月29日  

UPS,就是不間斷電源。通常是弱電機房工程子系統(tǒng)之一,是將蓄電池與主機設(shè)備相連接,主要用于給設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。

當(dāng)市電輸入正常時,UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,此時的UPS就是一臺交流式電穩(wěn)壓器,同時它還向機內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時,UPS立即將電池的直流電能,通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

UPS設(shè)備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們一起來看下UPS的基礎(chǔ)知識。

UPS的基本原理及主要技術(shù)參數(shù)

什么是UPS?

利用電池化學(xué)能作為后備能量,在市電斷電等電網(wǎng)故障時,不間斷地為用戶設(shè)備提供(交流)電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。

為什么需要UPS?

市電電網(wǎng)提供的電力供應(yīng),看上去正常,可是不可靠:表面正常的電力,實際上危機四伏。

電源中斷

數(shù)據(jù)丟失,通信中斷,商機延誤......——直接損失以每分鐘5000-100000元計

設(shè)備停運,儀表失靈,手術(shù)中斷......——間接經(jīng)濟損失無法估量

電源污染

瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列等設(shè)備硬件損壞

諧波污染、線間噪聲、頻率漂移造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增,數(shù)據(jù)傳輸速度低下

UPS的四大功能

不停電功能——解決電網(wǎng)停電問題

交流穩(wěn)壓功能——能解決網(wǎng)壓劇烈波動問題

凈化功能——解決電網(wǎng)與電源污染問題

管理功能——解決交流動力維護問題

UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控平臺也是UPS的最重要組成部分之一

UPS主要技術(shù)參數(shù)

輸入特性:

1、輸入電壓范圍輸入電壓范圍寬可減小電池放電機會,延長電池壽命。

2、輸入功率因數(shù)功率因數(shù)低,輸入無功功率大,諧波電流污染電網(wǎng),影響干擾其它設(shè)備。

3、主電源頻率允許范圍。

4、輸入電流諧波分量。(PFC、6/12脈沖變壓器)

輸出特性:

1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%,中小型為2%。

2、輸出瞬態(tài)特性。大型5%,中小型8%。

3、輸出過載能力。(如:過載125%5MIN;150%10S)

4、輸出功率因數(shù)。(0.8、0.9、1)

5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。

UPS相關(guān)配置及計算

UPS系統(tǒng)基本由以下部分組成:

UPS主機

必選功能件(如BCBBOX等)

蓄電池

配套電池柜/架,電池開關(guān)等

功能選件(如防雷,監(jiān)控,諧波治理,上出線等)

需要進行的計算:

UPS主機容量計算與選擇

UPS后備電池的容量計算與選擇

UPS容量計算與選擇

首先獲得負載的總功耗,并統(tǒng)一單位到KVA

例如:一般個人計算機負載約200VA,小型服務(wù)器負載約1500VA,大中型服務(wù)器負載約3000VA

電流I(A安培)及功耗W(瓦特)與VA的轉(zhuǎn)換關(guān)系

VA=I*220

VA=W/0.8(計算時通??紤]20KVA以下為0.7,20KVA以上為0.8)

考慮到UPS運行在60-80%的區(qū)間是最佳運行狀態(tài),一般建議在計算時將上面的結(jié)果除以0.8再一次放大

然后在產(chǎn)品手冊中選取最靠近的功率產(chǎn)品

采用恒功率模式計算方式W/cell=PL/(N×6×η)

UPS供電方案介紹

集中供電方式:

優(yōu)點:可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的等電位控制,減小傳輸誤碼率。

缺點:初期投資大,單機故障影響大。

分散供電方式:

優(yōu)點:方案布置靈活,故障影響小。

缺點:如整個設(shè)備不能保持同地線,易引發(fā)干擾。

單機供電

UPS解決方案中最簡單的一種

每一分散地點交流供電系統(tǒng)容量多為6KVA以下

各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護

市電通常就近采用插座輸入

主從機串聯(lián)“熱備份”

適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場合

由UPS主機、UPS從機、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成

配電設(shè)計和工程施工簡單

優(yōu)點:

兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態(tài)。

對于UPS同步跟蹤性能要求較低。

采用不同型號、不同容量UPS構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。

缺點:

從機長期處于空載運行狀態(tài)、效率低。

從機電池組長期處于浮充狀態(tài),得到定期帶載放電維護機會少,會影響電池壽命。

從機必須有良好的帶階躍負載能力。

長期運行,主機逆變器=靜態(tài)旁路轉(zhuǎn)換功能良好是關(guān)鍵

無擴容功能。

相對于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時間偏低。

模塊并聯(lián)供電

全部交流負載集中供電,由1臺模塊化并聯(lián)UPS供電

模塊化UPS包括:機架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等

適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場合

由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

功率模塊配置為N+1冗余,減少了MTTR

共用輸入、輸出、并聯(lián)的電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)

N+1直接并聯(lián)冗余

適合于中大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應(yīng)用場合

由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

系統(tǒng)N+1冗余,可靠性高于單機UPS

易于擴容,維護便捷

是應(yīng)用最為廣泛的方案

優(yōu)點:

完善的鎖相同步技術(shù)保證多臺UPS直接并聯(lián)時可均分負載電流。

良好的擴容性能(N+1)

避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點。

缺點:

對設(shè)備本身同步鎖相技術(shù)要求高

對設(shè)備制造技術(shù)要求高——輸出阻抗接近。

對逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高——分相調(diào)節(jié)

UPS必須同型號、同容量。

多臺并聯(lián)時,旁路也需增加“均流電感”

雙母線

解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)配置復(fù)雜,投資大,安裝調(diào)試要求高。

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