UPS簡介-張巖

1、1 UPS簡介簡介 2015年年3月月18日日 張巖張巖 2021-8-6第2頁 什么是 什么是UPS UPS UPS Uninterruptible Power SystemUninterruptible Power System 不間斷電源，利用電池化學能作為后備能量， 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。 負載 蓄電池 市電或燃油發(fā)電機 UPS主機 2021-8-6第3頁 為什么需要 為什么需要UPS 高頻噪音干擾 “切換瞬變”尖峰 純凈穩(wěn)定的正弦波 “振鈴式”瞬態(tài)干擾 電壓下陷 電壓上涌 “換相失真”干擾 市電停電 頻率不穩(wěn) 2021-8-6

2、第4頁 為什么需要 為什么需要UPS u電網(wǎng)預安排停電：電網(wǎng)預安排停電：限電，電源系統(tǒng)改造和維護； u電網(wǎng)故障停電；電網(wǎng)故障停電；超負荷、供電線路和設(shè)備故障； u自然原因停電：自然原因停電：火災、雷電、水災、施工等； u電源質(zhì)量故障：電源質(zhì)量故障： 電涌、高壓尖脈沖、瞬態(tài)高壓干擾、電壓下陷、電線噪聲、 頻率偏移、閃變、電壓不平衡、諧波畸變、暫態(tài)停電、持 續(xù)欠電壓或過電壓、系統(tǒng)接地故障和和泄漏電流形成的安 全性故障、諧波電流與零地電壓差問題。 常見電源故障常見電源故障 2021-8-6第5頁 為什么需要 為什么需要UPS 市電中斷：市電中斷：市電中斷通常是指市電輸出零電壓，并持續(xù)兩個周期以上。市

3、電中斷 的原因主要有配電空氣開關(guān)跳閘、供電回路短路、電源設(shè)備故障等等。 電壓浪涌：電壓浪涌：電壓高于110%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓浪涌。大功率用 電設(shè)備的退出或者電網(wǎng)受雷擊干擾均可能造成電壓浪涌。 電壓波形下陷：電壓波形下陷：但電源電壓低于80-85%額定值且持續(xù)一個或多個周波稱為電壓波 形下陷，通常是由大功率用電設(shè)備的啟很沖擊造成。 高壓尖脈沖：高壓尖脈沖：由閃電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因造成，高壓脈沖峰 值電壓可高達6000V，持續(xù)時間一般為0.55個周波。 瞬態(tài)高壓：瞬態(tài)高壓：通常由雷電、電子開關(guān)、電焊設(shè)備、靜電放電等原因引起，電壓峰值 高達20000V，持續(xù)時間為

4、0.55個周波 諧波干擾：諧波干擾：由整流設(shè)備、電動機、繼電器、通信設(shè)備、電焊機等產(chǎn)生的RFIEMI。 頻率漂移：頻率漂移：頻率漂移是指電源的頻率不能穩(wěn)定在額定值，而是在額定值附近波動 。企業(yè)備用發(fā)電機組和小型水電站輸出的交流電源經(jīng)常會出現(xiàn)頻率漂移的現(xiàn) 象。 持續(xù)高低壓：持續(xù)高低壓：電網(wǎng)持續(xù)高壓或者是持續(xù)低壓主要是由于電網(wǎng)變壓器或者是電力線 路容量有限，且電網(wǎng)變壓器性能不佳，電網(wǎng)負荷過大或者是電網(wǎng)負荷過小的 原因造成。 2021-8-6第6頁 1、 不停電功能 解決電網(wǎng)停電問題 2、 交流穩(wěn)壓功能 解決網(wǎng)壓劇烈波動問題 3、 凈化功能 解決電網(wǎng)與電源污染問題 4、 管理功能 解決交流動力維護問

5、題 為什么需要為什么需要UPS 2021-8-6第7頁 UPS的組成的組成 UPS由整流模塊、逆變器、蓄電池、靜態(tài)開關(guān)等部 件組成，除此還有間接向負載提供市電的旁路裝置。 UPS的三種工作方式：正常市電方式、電池逆變方 式、旁路工作方式 整流/升壓逆變 充電 市電 市電開關(guān) 負載 旁路 旁路開關(guān) 維修旁路 維修開關(guān) 轉(zhuǎn)換開關(guān) 電子 2021-8-6第8頁 UPS分類分類 按不同，分為： 小功率（60kVA） 按不同，分為： 單相輸入單相輸出、三相輸入單相輸出、三相 輸入三相輸出 按不同，UPS分為：后備式、互動式、 在線式 2021-8-6第9頁 UPS分類分類 市電正常時，向負載提供變壓器稍

6、加穩(wěn)壓處理的“低質(zhì)量”交流電， 逆變器不工作，蓄電池由獨立的充電器充電。 當市電超出規(guī)定范圍時，負載由繼電器轉(zhuǎn)為電池逆變供電。 2021-8-6第10頁 UPS分類分類 優(yōu)點 體積小，效率高，價格低廉，運行費用低。在正常情況下逆變器處于非工作 狀態(tài)，電網(wǎng)電能直接供給負載，因此后備式UPS的電能轉(zhuǎn)換效率很高。 缺點 轉(zhuǎn)換時間較長，輸出電壓不能調(diào)整，輸出頻率取決于交流輸入電源的頻率， 也不能調(diào)整。 2021-8-6第11頁 UPS分類分類 互動式有一個雙向變換器，當需要進行變壓器抽頭調(diào)整時，首先啟動雙 向變換器處于逆變工作狀態(tài)，再進行抽頭換接。待抽頭換接完畢后，停 止雙向變換器的逆變工作狀態(tài)，進入

7、電池充電整流狀態(tài)。 2021-8-6第12頁 UPS分類分類 優(yōu)點： 電路簡單，成本低，可靠性高，效率高。 缺點： 在市電供電時，輸出電壓只是幅度有改善，輸入的失真、干擾等傳遞給了輸 出端。對電網(wǎng)適應(yīng)范圍窄，如要提高精度和適應(yīng)范圍，則必須增加變壓器抽 頭數(shù)。UPS有轉(zhuǎn)換時間，不適合發(fā)電機組供電和市電不穩(wěn)定的環(huán)境。 2021-8-6第13頁 UPS分類分類 電網(wǎng)供電正常時，電網(wǎng)輸入的電壓進入整流器進行整流和濾波，并將交流電 轉(zhuǎn)換為平滑直流電，然后分為兩路，一路進入充電器對蓄電池充電，另一路 供給逆變器，而逆變器又將直流電轉(zhuǎn)換成220V，50Hz的交流電供負載使用。 電池組 DC 2021-8-6第14頁 UPS分類分類 當市電中斷時，交流電的輸入已被切斷，整流器不再工作，此時蓄電池放電 把能量輸送到逆變器，再由逆變器把直流電變成交流電，供負載使用。因此， 對負載來說，盡管市電已不復存在，但此時負載并未因市電中斷而停運，仍 可以正常運行。 電池組 DC 2021-8-6第15頁 UPS分類分類 優(yōu)點： 輸出電壓穩(wěn)定，波形失真系數(shù)小，市電中斷時切換時間為零，真正實現(xiàn)對負 載的不間斷供電。 缺點： 成本較高 電池組 DC 2021-8-6第16頁 常見常見UPS比較比較 在線式在線式互動式互動式后備式后備式 市電模式下市電模式下 逆變器狀態(tài)逆變器狀態(tài) 工作熱