不間斷電源系統(tǒng)UPS基礎(chǔ)

1、2 Emerson ConfidentiallUPS概述lUPS基本原理lUPS關(guān)鍵技術(shù)lUPS主要參數(shù)lUPS電池lUPS監(jiān)控系統(tǒng)3 Emerson Confidential什么是UPS為什么使用UPSUPS的功能UPS的分類4 Emerson Confidential不間斷地為用戶設(shè)備提供交流電的一種電源設(shè)備不間斷地為用戶設(shè)備提供交流電的一種電源設(shè)備負(fù)載負(fù)載蓄電池蓄電池UPSUPS市電市電UPS UPS Uninterruptible Power Supply Uninterruptible Power Supply5 Emerson Confidential什么是UPS為什么使用UPSU

2、PS的功能UPS的分類6 Emerson Confidential波形下限波形下限市電斷電市電斷電電壓浪涌電壓浪涌電線噪聲電線噪聲瞬態(tài)尖峰瞬態(tài)尖峰頻率漂移頻率漂移諧波失真諧波失真電網(wǎng)電網(wǎng)7 Emerson Confidential電網(wǎng)問(wèn)題電網(wǎng)問(wèn)題引發(fā)原因引發(fā)原因現(xiàn)象現(xiàn)象市電斷電市電斷電停電、空氣開(kāi)關(guān)跳閘停電、空氣開(kāi)關(guān)跳閘零電壓持續(xù)零電壓持續(xù)2 2個(gè)周波以上個(gè)周波以上電壓浪涌電壓浪涌大型設(shè)備關(guān)閉或雷擊引起大型設(shè)備關(guān)閉或雷擊引起電壓高于電壓高于110%110%額定值，持額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波波形下陷波形下陷大型設(shè)備突然啟動(dòng)、電網(wǎng)切換大型設(shè)備突然啟動(dòng)、電網(wǎng)切換電壓低于電壓低于80

3、-85%80-85%額定值，額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波瞬態(tài)尖峰瞬態(tài)尖峰閃電、電子開(kāi)關(guān)工作，電焊閃電、電子開(kāi)關(guān)工作，電焊電壓峰值高達(dá)電壓峰值高達(dá)60006000V V，持續(xù)持續(xù)時(shí)間一般為時(shí)間一般為0.5-50.5-5個(gè)周波個(gè)周波諧波干擾諧波干擾電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、廣播通信設(shè)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、廣播通信設(shè)備、無(wú)線通信設(shè)備、微波設(shè)備備、無(wú)線通信設(shè)備、微波設(shè)備頻率漂移頻率漂移小水電，發(fā)電機(jī)小水電，發(fā)電機(jī)8 Emerson Confidential電源中斷、電壓波動(dòng)、瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖電源中斷、電壓波動(dòng)、瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖 造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列等精密設(shè)備造成服務(wù)器、

4、路由器、磁盤陣列等精密設(shè)備數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 丟失、設(shè)備損壞、死機(jī)、停止工作等。丟失、設(shè)備損壞、死機(jī)、停止工作等。諧波污染、線間噪聲、頻率漂移諧波污染、線間噪聲、頻率漂移 造成網(wǎng)絡(luò)傳輸造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下等。低下等。9 Emerson Confidential什么是UPS為什么使用UPSUPS的功能UPS的分類10 Emerson Confidential 高可靠性不間斷供電高可靠性不間斷供電 電網(wǎng)穩(wěn)壓、凈化功能電網(wǎng)穩(wěn)壓、凈化功能 電池管理功能電池管理功能 智能監(jiān)控功能智能監(jiān)控功能保證動(dòng)力的連續(xù)性保證動(dòng)力的連續(xù)性高質(zhì)量供電、綠色電源高質(zhì)量供電、綠色電源延長(zhǎng)電池

5、使用壽命延長(zhǎng)電池使用壽命解決解決UPSUPS維護(hù)問(wèn)題維護(hù)問(wèn)題11 Emerson Confidential什么是UPS為什么使用UPSUPS的功能UPS的分類12 Emerson Confidential按按工作原理工作原理不同，不同，UPSUPS分為：分為： 后備式后備式UPSUPS 互動(dòng)式互動(dòng)式UPS UPS 在線式在線式UPS UPS 按按供電體系供電體系不同，不同，UPSUPS分為：分為： 單進(jìn)單出單進(jìn)單出UPS UPS 三進(jìn)單出三進(jìn)單出UPS UPS 三進(jìn)三出三進(jìn)三出UPSUPS按按輸出功率輸出功率不同，不同，UPSUPS分為：分為： 小功率（小功率（103030kVAkVA）13

6、Emerson Confidential按按變壓器特點(diǎn)變壓器特點(diǎn)不同，不同，UPSUPS分為：分為： 高頻高頻UPSUPS（高頻機(jī)）高頻機(jī)） 工頻工頻UPSUPS（工頻機(jī)）工頻機(jī)）按按輸出波形輸出波形不同，不同，UPSUPS分為：分為： 方波輸出方波輸出UPSUPS 正弦波輸出正弦波輸出UPSUPS14 Emerson ConfidentiallUPS概述lUPS基本原理lUPS關(guān)鍵技術(shù)lUPS主要參數(shù)lUPS電池lUPS監(jiān)控系統(tǒng)15 Emerson Confidential有市電時(shí)，市電通過(guò)開(kāi)關(guān)后直接供給負(fù)載，逆變器不工作；另外，市電有市電時(shí)，市電通過(guò)開(kāi)關(guān)后直接供給負(fù)載，逆變器不工作；另外，

7、市電通過(guò)充電器給電池充電。通過(guò)充電器給電池充電。停電后，啟動(dòng)逆變器，把電池儲(chǔ)存的能量通過(guò)逆變器和開(kāi)關(guān)供給負(fù)載。停電后，啟動(dòng)逆變器，把電池儲(chǔ)存的能量通過(guò)逆變器和開(kāi)關(guān)供給負(fù)載。充電器逆變器市電 負(fù)載 電池組功率等級(jí)功率等級(jí)0.25-20.25-2KVAKVA左右左右16 Emerson Confidential在線互動(dòng)在線互動(dòng)UPSUPS與后備式比，主要區(qū)別在于：逆變器與充電與后備式比，主要區(qū)別在于：逆變器與充電器合二為一，輸出通過(guò)變壓器的抽頭跳變，實(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓器合二為一，輸出通過(guò)變壓器的抽頭跳變，實(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓市電 雙向變換器 電池組 負(fù)載 市電正常市電正常/整流整流停電停電/逆變逆變264-27

8、6V150-175V150-264V功率等級(jí)功率等級(jí)0.7-200.7-20KVAKVA左右左右17 Emerson Confidential-UPS輸出RECINV旁路輸入主路輸入 靜態(tài)開(kāi)關(guān)Q3BP Q5 TR2 Q2 Q1 KM 蓄電池 靜態(tài)開(kāi)關(guān)不管電網(wǎng)電壓是否正常，負(fù)載所用的交流電壓都要經(jīng)過(guò)逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。18 Emerson Confidential后備式后備式在線互動(dòng)式在線互動(dòng)式在線式在線式逆變器狀態(tài)逆變器狀態(tài)后備后備熱備熱備工作工作輸出輸出電源質(zhì)量電源質(zhì)量低低（供電差，僅是不（供電差，僅是不 停電功能）停電功能）中等中等（濾除部分干擾（濾除部分干擾）最高最高（

9、穩(wěn)壓，濾除（穩(wěn)壓，濾除所有干擾）所有干擾）切換時(shí)間切換時(shí)間5 51212msms4 4msms0 0成本成本低低中等中等較高較高19 Emerson ConfidentiallUPS概述lUPS基本原理lUPS關(guān)鍵技術(shù)lUPS主要參數(shù)lUPS電池lUPS監(jiān)控系統(tǒng)20 Emerson Confidential雙變換技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)冗余技術(shù)電池管理技術(shù)21 Emerson ConfidentialACACDC DC 整流整流DCDCAC AC 逆變逆變22 Emerson Confidential移相變壓器移相變壓器負(fù)負(fù)載載電池和逆變器電池和逆變器兩個(gè)兩個(gè)6 6脈沖脈沖整流橋整流橋3023 Eme

10、rson Confidential24 Emerson Confidential旁 路 輸 入主 路 輸 入輸 出25 Emerson Confidential 旁 路 輸 入 主 路 輸 入 輸 出 26 Emerson Confidential+380V-380V220VLN+-NQ1Q2C1C2D1D2LC3+380-380U27 Emerson ConfidentialSR+RNTRSSTT_28 Emerson Confidential雙變換技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)冗余技術(shù)電池管理技術(shù)29 Emerson Confidential數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）控制技術(shù) 單片機(jī)控制技術(shù) 產(chǎn)生各驅(qū)動(dòng)信

11、號(hào)、控制整流器、逆變器、產(chǎn)生各驅(qū)動(dòng)信號(hào)、控制整流器、逆變器、切換邏輯等切換邏輯等30 Emerson Confidential例：整流逆變例：整流逆變DSPDSP控制板控制板ULW2L61U2監(jiān)控單元板ULW2L61K1鍵盤板LCD液晶320*240ULW2L61U11整流DSP板ULW2L61U12逆變DSP板檢測(cè)驅(qū)動(dòng)坂ULW2L61M2檢測(cè)驅(qū)動(dòng)坂ULW2L61M2并機(jī)板ULW2L61M3外部用戶接口并機(jī)接口31 Emerson Confidential雙變換技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)冗余技術(shù)電池管理技術(shù)32 Emerson Confidential用于中小功率，易于安裝調(diào)試，沒(méi)有擴(kuò)容能力，從機(jī)電池壽

12、命用于中小功率，易于安裝調(diào)試，沒(méi)有擴(kuò)容能力，從機(jī)電池壽命縮短?？s短。 市電負(fù)載UPS1UPS2主機(jī)從機(jī)主機(jī)旁路從機(jī)輸出33 Emerson Confidential 用于大功率，多臺(tái)用于大功率，多臺(tái)UPSUPS平均分?jǐn)傌?fù)載，可靠性高，控制電路復(fù)雜。平均分?jǐn)傌?fù)載，可靠性高，控制電路復(fù)雜。市電負(fù)載UPS1并機(jī)邏輯控制UPS234 Emerson Confidential電池電池UPS1AC PPCSTS電池電池UPSAC PPC雙電源雙電源 負(fù)載負(fù)載單電源單電源 負(fù)載負(fù)載LBSUPS2母線母線1母線母線235 Emerson Confidential雙變換技術(shù)數(shù)字控制技術(shù)冗余技術(shù)電池管理技術(shù)36

13、Emerson Confidential1、均充限流：0.1C2、浮充轉(zhuǎn)均充：0.05C 均充轉(zhuǎn)浮充：0.01C37 Emerson Confidential400300100200200-20-40-600母線電壓V電池電流A時(shí)間tT1T2T3T4T1T1為恒壓均充階段，T2為浮充階段，T3為電池逆變供電階段，T4為限流均充階段38 Emerson ConfidentiallUPS概述lUPS基本原理lUPS關(guān)鍵技術(shù)lUPS主要參數(shù)lUPS電池lUPS監(jiān)控系統(tǒng)39 Emerson Confidential輸入特性：輸入特性：1 1、輸入電壓范圍：輸入電壓范圍寬可減小電池放電機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)電池、輸

14、入電壓范圍：輸入電壓范圍寬可減小電池放電機(jī)會(huì)，延長(zhǎng)電池 壽命。壽命。2 2、旁路允許電壓范圍：典型、旁路允許電壓范圍：典型1010以內(nèi)以內(nèi)3 3、輸入功率因數(shù)：功率因數(shù)低，輸入無(wú)功功率大，諧波電流污染電、輸入功率因數(shù)：功率因數(shù)低，輸入無(wú)功功率大，諧波電流污染電 網(wǎng)，影響干擾其它設(shè)備。網(wǎng)，影響干擾其它設(shè)備。4 4、主電源頻率允許范圍：通常、主電源頻率允許范圍：通常5 5以內(nèi)以內(nèi)5 5、輸入電流諧波分量：（、輸入電流諧波分量：（PFCPFC、6/126/12脈沖變壓器）脈沖變壓器）40 Emerson Confidential輸出特性：輸出特性：1 1、穩(wěn)態(tài)電壓精度：大型為、穩(wěn)態(tài)電壓精度：大型為1

15、%1%，中小型為，中小型為2%2%。2 2、輸出瞬態(tài)特性：大型、輸出瞬態(tài)特性：大型5%5%，中小型，中小型8%8%。3 3、輸出過(guò)載能力：（如：過(guò)載、輸出過(guò)載能力：（如：過(guò)載125% 5125% 5min;150% 10S)min;150% 10S)4 4、輸出功率因數(shù)：、輸出功率因數(shù)： （0.60.6、0.70.7、0.80.8）5 5、輸出電壓畸變（、輸出電壓畸變（THDTHD）：）：典型典型3%3%以內(nèi)。以內(nèi)。6 6、頻率跟蹤范圍：、頻率跟蹤范圍：5050HZHZ2Hz 2Hz 41 Emerson Confidential 考慮到用戶負(fù)載啟動(dòng)時(shí)的沖擊，一般情況下最佳負(fù)考慮到用戶負(fù)載啟動(dòng)

16、時(shí)的沖擊，一般情況下最佳負(fù)載容量應(yīng)為載容量應(yīng)為UPS容量的容量的70%80%。 VAVA（伏安）與伏安）與W W（瓦特）的區(qū)別瓦特）的區(qū)別VA-視在功率視在功率W-實(shí)際使用功率實(shí)際使用功率實(shí)際使用功率實(shí)際使用功率+無(wú)用功率無(wú)用功率UPS容量單位容量單位-VA負(fù)載容量單位負(fù)載容量單位-W、VAVA（伏安）與伏安）與W（瓦特）的換算關(guān)系瓦特）的換算關(guān)系典型計(jì)算機(jī)負(fù)載典型計(jì)算機(jī)負(fù)載：1W1.5VA42 Emerson ConfidentiallUPS概述lUPS基本原理lUPS關(guān)鍵技術(shù)lUPS主要參數(shù)lUPS電池lUPS監(jiān)控系統(tǒng)43 Emerson ConfidentialPbO2 + 2H2SO4

17、 +PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4放電放電充電充電正極活物質(zhì)正極活物質(zhì)電解液電解液負(fù)極活物質(zhì)負(fù)極活物質(zhì)正極活物質(zhì)正極活物質(zhì)電解液電解液負(fù)極活物質(zhì)負(fù)極活物質(zhì)PbO2 + 2H2SO4 +PbPbSO4 + 2H2O + PbSO4放電放電充電充電正極活物質(zhì)正極活物質(zhì)電解液電解液負(fù)極活物質(zhì)負(fù)極活物質(zhì)正極活物質(zhì)正極活物質(zhì)電解液電解液負(fù)極活物質(zhì)負(fù)極活物質(zhì)v=1個(gè)單體具有更高正電動(dòng)勢(shì)的極板定義為正極板圖1化學(xué)能電能44 Emerson Confidential端極柱電池蓋電池殼排氣閥正極板隔板負(fù)極板電池結(jié)構(gòu)圖45 Emerson Confidential單體每節(jié)電池組 30節(jié)電池組 32節(jié)

18、浮充電壓 2.2513.5405432均充電壓 2.3514.1423460欠壓保護(hù) 1.8010.8324346終止電壓 1.671030032046 Emerson Confidential通信用UPS用設(shè)計(jì)取向長(zhǎng)時(shí)間、小電流、深放電短時(shí)間、大電流放電、淺放電設(shè)計(jì)壽命10年以上35年鉛膏配方長(zhǎng)壽命配方，循環(huán)壽命長(zhǎng)大功率配方，循環(huán)壽命短隔板長(zhǎng)壽命隔板，較厚大孔徑隔板，較薄，小電流深放電易造成枝晶短路，壽命終止。過(guò)放電恢復(fù)能力板柵合金高錫含量，良好一般密封方式高可靠密封一般容量10小時(shí)率20小時(shí)率47 Emerson ConfidentialUPS容量容量VAUPS輸出功率因數(shù)輸出功率因數(shù)放電電流放電電流=電池組電壓電池組電壓V電池逆變效率電池逆變效率（1）、計(jì)算電池放電電流）、計(jì)算電池放電電流（2 2）根據(jù)放電時(shí)間要求查表確認(rèn)容量系數(shù)（單位：小時(shí)）根據(jù)放電時(shí)間要求查表確認(rèn)容量系數(shù)（單位：小時(shí)）用用戶戶要要求求的的放放電電時(shí)時(shí)間間0.5 1 2 3 4 5 6