UPS功率及電池計(jì)算

1、如何確定您需要何種類(lèi)型的UPS不間斷電源呢？通常，個(gè)人辦公及家庭用戶(hù)可以考慮后備式機(jī)型，如山特后備式UPS電源價(jià)格低廉，外形輕巧，是個(gè)人電腦的理想伙伴。有著很高的性?xún)r(jià)比；對(duì)于中小型系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)、服務(wù)器或精密儀器等，則多用在線式或在線互動(dòng)式UPS不間斷電源，能較好地抵抗來(lái)自電網(wǎng)上的各種侵害，其功能完善，并大多具有智能監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)連接功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和智能化管理。對(duì)于大型的重要設(shè)備和系統(tǒng)，大功率的山特在線式UPS提供穩(wěn)定的電源保護(hù)必不可少。具體如何確定所需的功率（ VA）大??？則需列出所有需要保護(hù)的設(shè)備，別忘了顯示器、終端、外掛硬盤(pán)。每一設(shè)備的電壓及電流數(shù)據(jù)可在背板上找到，把兩者相乘即可得 VA

2、值。有些設(shè)備用 瓦特表明電能需要，見(jiàn)瓦數(shù)乘以 1.4 即可得大致的VA值。對(duì)于整體設(shè)備的功率則以其額定數(shù)為基準(zhǔn)。把所有設(shè)備的VA值匯總，將匯總值加上百分之三十的擴(kuò)充容量，以備系統(tǒng)升級(jí)時(shí)用。如何配置后備延時(shí)時(shí)間？由于系統(tǒng)和設(shè)備的不同，選取的UPS電源型號(hào)和配置也不同。標(biāo)準(zhǔn)性UPS本身機(jī)內(nèi)自帶電池，在停電后一般可繼續(xù)供電幾分鐘至幾十分鐘；而長(zhǎng)效型UPS配有外置電池組，可以滿足用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間停電時(shí)繼續(xù)供電的需要，后備時(shí)間可以設(shè)計(jì)為數(shù)時(shí)分鐘到十幾個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)。一般長(zhǎng)效型UPS備用時(shí)間主要受電池成本、安裝空間大小以及電池回充時(shí)間等因素的限制。一般在電力環(huán)境較差，停電較為頻繁的地區(qū)采用UPS與發(fā)電機(jī)配合供電的

3、方式。當(dāng)停電時(shí),UPS不間斷電源先由電池供電一 段時(shí)間，如停電時(shí)間較長(zhǎng)，可以啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)對(duì)UPS繼續(xù)供電，當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)再切換到市電供電。電池供電時(shí)間 主要受負(fù)載大小、電池容量、環(huán)境溫度、電池放電截止電壓等因素影響。根據(jù)延時(shí)能力，確定所需電池的容量大小，用安時(shí)AH值的來(lái)表示，以給定電流安培數(shù)時(shí)放電的時(shí)間小時(shí)數(shù)來(lái)計(jì)算。一般UPS配置以一下公式計(jì)算：功率（w）值+ 0.7=VA值UPS電源功率（VA） X延時(shí)時(shí)間（小時(shí)數(shù)）+ UPS電源啟動(dòng)直流=所需蓄電池安時(shí)數(shù)（AH）現(xiàn)在的山特ups 一般都用松下全密封的免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，電池容量的大小由“安 時(shí)數(shù)（AH）"這個(gè)指標(biāo)反映，其

4、含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大；相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時(shí)數(shù)共同表示電池的容量，如 12V/7AH、12V17AN 12V/24AH、12V/65AH、12V/100AH。山特UPS電壓輸出功率因數(shù)均為0.7;如山特C1KS最大支持負(fù)載功率為:1000VX 0.7=700W,所以 山特C1K的最大支持負(fù)載為 700W,以此類(lèi)推?。ㄗⅲ阂话銥榱四軌蚋玫氖褂肬PS,建議UPS電源最好不要無(wú)負(fù)載/滿載或超載使用,UPS電源最好的負(fù)載功率是其標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載的70%-80 %左右，如C1K最好帶的負(fù)載為 500-600 （w）的負(fù)載！這樣能夠更好的

5、發(fā)揮 UPS電源本身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)及延長(zhǎng) UPS電源使用壽命?。﹉,計(jì)算公式:例載的有功功凈X支持時(shí)間二電池放出露StX電池電HXUPS逆變效率s計(jì)兼舉例例：負(fù)轂總功4 3QOOVA.負(fù)成功率困敖h ITS旭池電壓%V.要求支持盹間I小時(shí).求應(yīng)選用的電艷春量.計(jì)氤3000W X0.TXl（h）=電池放出容；E X96XQL9Will：電池/山容量=21. 3（Ah）電池席禰容星=24. W 6 = 401 5 （Ah>結(jié)果r可用涮h的電池（12,的Ah電池§塊）©一主機(jī)：1首先要了解你的負(fù)載有多大。（如 8KW）2 了解主機(jī)性能，有高頻機(jī)和工頻機(jī)（本人建議使用工頻UPS,

6、 性能穩(wěn)定價(jià)格高些），根據(jù)具體工作環(huán)境選擇3 UPS按照功率因素=0.8計(jì)算那么需要帶8KW的UPS最 少需要 10KVA。具體要根據(jù)實(shí)際購(gòu)買(mǎi)。二電池分解步驟和算法！方便你理解1 :看主機(jī)的直流電壓（通常分為192V和240V）該主機(jī)功率因素（通常情況下有 0.7、0.80.9三種）2 :算一個(gè)小時(shí)需要的電池容量（假設(shè)該 20K機(jī)器功率因素為0.7 直流 電壓240V）:計(jì)算公式：電池容量=主機(jī)功率*功率因素/直流電壓*時(shí)間既20000*0.7/240*1=58.3333AH3因?yàn)殡姵仉妷簽?2V直流電壓為240V1小時(shí)需要最低電池容量為58.3333所以需要 65AH電池240V/12V=2

7、0節(jié)需要20接65AH的電池可以供 應(yīng)20K 一小時(shí)。1工頻機(jī)高頻機(jī)區(qū)別目前UPS的發(fā)展方向是高頻機(jī)型 UPS替代工頻機(jī)型 UPS,因?yàn)槭紫雀哳l機(jī)型 UPS相 比工頻機(jī)型UPS來(lái)講，不僅取消了笨重的變壓器，在效率方面也是提高了近 5%?？墒菄?guó)內(nèi)的現(xiàn)狀就是還有些戶(hù)對(duì)高頻機(jī)不太信任，這一方面也是因?yàn)樾麄鞯木壒?。造成了普遍用?hù)對(duì)高頻機(jī)的不信任。雖然工頻機(jī)型UPS使用的歷史比較長(zhǎng)，但由于它固有的缺點(diǎn)想真正提高機(jī)房節(jié)能是不太可能實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示。技術(shù)總是在發(fā)展的， 新技術(shù)代替舊技術(shù)是歷史的發(fā)展規(guī)律。然而，新舊之間的替代與轉(zhuǎn)換一般并不是那么順利， 人類(lèi)社會(huì)是這樣，自然、 科技領(lǐng)域也是如此。 現(xiàn)在的電子技

8、術(shù)已進(jìn) 入數(shù)字化時(shí)代，這是不可逆轉(zhuǎn)的技術(shù)發(fā)展規(guī)律，各行各業(yè)退早都要集中到這一條路上來(lái)，但比如各自的技術(shù)發(fā)展水平不UPS領(lǐng)域又何嘗不是如此。就某一個(gè)時(shí)期來(lái)說(shuō)發(fā)展是不平衡的，這中間有很多因素的影響，同，人員對(duì)新技術(shù)的認(rèn)識(shí)和接受能力不同等等。具體到一、工頻機(jī)UPS和高頻UPS的一般概念70年代，毫無(wú)疑問(wèn)在當(dāng)時(shí)屬尖端技術(shù)，有口皆碑。一般說(shuō)任何技術(shù)的先進(jìn)性是IT技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，工頻機(jī) UPS比如體積大、重量大、功耗大和輸入功率因數(shù)低等不利因素大大影響靜止變換式工頻機(jī)結(jié)構(gòu) UPS技術(shù)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì) 幾十年間也為電子電器技術(shù)領(lǐng)域作出了不朽的貢獻(xiàn)， 相對(duì)而言，任何先進(jìn)的產(chǎn)品也有其一定的適用期。隨著 組件暴露

9、出它的缺點(diǎn)， 了數(shù)據(jù)中心的可靠性。就會(huì)有一種新UPS,就起了50Hz并且有輸出變壓器的老的電路結(jié)20kHz以上且沒(méi)有的輸出變壓器的電在歷史發(fā)展中總是遵循這樣一個(gè)規(guī)律：每當(dāng)一種技術(shù)阻礙生產(chǎn)力發(fā)展時(shí)，的技術(shù)產(chǎn)生出來(lái)代替。毫不例外，高頻機(jī)UPS技術(shù)問(wèn)世了。為了區(qū)別以前的一個(gè)高頻機(jī)UPS的名字。原來(lái)那種輸入輸出都工作在 構(gòu)就稱(chēng)作工頻機(jī)UPS;而這種輸入輸出電路都工作在 路就稱(chēng)為高頻機(jī) UPS。二、高頻UPS比工頻機(jī)UPS有哪些優(yōu)點(diǎn)1、輸入功率因數(shù)高工頻機(jī)UPS 一般在200kVA以下的輸入電路都采用了可控硅6脈沖整流，輸入功率因數(shù)不超過(guò)0.8，諧波電流有30%之大。如果前面接發(fā)電機(jī)， 發(fā)電機(jī)的容量至少

10、要 3倍于UPS 功率；如果是單相小功率 UPS,發(fā)電機(jī)的容量至少要 5倍于UPS功率。但是，任何容量的高頻機(jī) UPS的輸入功率因數(shù)都可做到 0.99或甚至以上，諧波電流小 于5%，前置發(fā)電機(jī)的容量理論上和 UPS功率相同，大大縮減了投資和占地面積等。尤其是對(duì)市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。2、本身功耗小在同樣指標(biāo)下，比如要求輸入功率因數(shù)為0.95以上時(shí)，工頻機(jī) UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流，就是說(shuō)前面要增加一個(gè)設(shè)備， 再加上輸出變壓器，就比高頻機(jī)UPS 多了兩個(gè)環(huán)節(jié)，如圖 1所示。由于此二者的影響，使得工頻機(jī)UPS的效率比高頻機(jī) UPS低 5%。在同樣是100kW

11、的容量時(shí)工頻機(jī) UPS每年要比高頻機(jī) UPS多消耗5萬(wàn)度電！這在中 央號(hào)召節(jié)能減排的今天，能源的節(jié)約具有深遠(yuǎn)意義。市電 諧波濾液器 工魏UFS 輸出吏田器 瑜出市電高顆職齦圖1高輸入功率因數(shù)下的工頻機(jī)UPS和高頻機(jī)UPS結(jié)構(gòu)方框3、對(duì)外干擾小UPS的干擾一般有兩種， 一種是聽(tīng)得到的機(jī)械噪聲，一種是聽(tīng)不到的電噪聲，這兩種噪聲工頻機(jī)UPS都有，形成了對(duì)設(shè)備和對(duì)人的傷害。電噪聲影響機(jī)器的穩(wěn)定度，機(jī)械噪聲影 響人的身心健康，降低工作效率。而高頻機(jī)UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵聽(tīng)不到的頻率，使工作環(huán)境 安靜下來(lái)。又由于一般的高頻機(jī)UPS的輸入功率因數(shù)高達(dá) 0.99以上，幾乎是線性，

12、所以對(duì)外干擾幾乎為零。4、體積小、重量輕工頻機(jī)UPS由于有了輸出變壓器和適應(yīng) 50Hz的電感電容等低頻器件使得體積重量都很 大。比如某品牌200kVA工頻機(jī)UPS重1380kg ,而同是這一廠家的 250kVA高頻機(jī) UPS重 量只有830kg。5、全數(shù)字技術(shù)工頻機(jī)UPS開(kāi)始是模擬技術(shù)，現(xiàn)在一般發(fā)展為數(shù)字與模擬相結(jié)合的技術(shù)。模擬技術(shù)的 可靠性要比數(shù)字技術(shù)低。而高頻機(jī)UPS技術(shù)是一種全數(shù)字化技術(shù)，不言而喻，可靠性是很高的。6、對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力強(qiáng)工頻機(jī)UPS對(duì)于適應(yīng)輸入電壓 土 15%的變化已很不易；而高頻機(jī) UPS甚至適應(yīng)輸入電 壓土30%以上的變化，這又大大延長(zhǎng)了UPS的電池壽命。7、能將并機(jī)

13、環(huán)流衰減到幾乎為零工頻機(jī)UPS的并聯(lián)就是變壓器的直接并聯(lián)，而變壓器的直接并聯(lián)最容易產(chǎn)生環(huán)流，而 且這個(gè)環(huán)流的路徑暢通無(wú)阻，如圖2 (a)所示；高頻機(jī) UPS由于沒(méi)有輸出變壓器，它們的并聯(lián)如圖2 (b)所示，可以看出這里的環(huán)流路徑上處處是障礙，小于 2V的電壓差根本形不 成環(huán)流，而工頻機(jī) UPS在此情況下就會(huì)形成很大的環(huán)流。工知機(jī)的并聯(lián)方椎肉宙弱機(jī)U拒的并底方柝隹I圖2兩種UPS并聯(lián)方框圖總之，高頻機(jī)UPS在性能上不但能完全替代工頻機(jī)UPS,而且還具有很多后者沒(méi)有的特點(diǎn)。工頻機(jī)UPS的生產(chǎn)廠商和推銷(xiāo)者為了延長(zhǎng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售壽命，在其他性能指標(biāo)上無(wú)法與高頻機(jī)UPS抗敵，就把希望寄托在輸出變壓器上，因?yàn)?/p>

14、高頻機(jī) UPS沒(méi)有這個(gè)變壓器，再加之一些用戶(hù)缺乏技術(shù)概念， 于是就賦予了變壓器很多具有神秘色彩的功能。比如這個(gè)變壓器可以抗干擾、可以緩沖負(fù)載浪涌電流、 可以隔直流、可以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的沖擊和變化，等等。在這里，不要忽略 電源的基本功能,UPS是電壓源，電壓源的基本功能是輸出電壓動(dòng)態(tài)性能要好，即無(wú)論負(fù)載在允許范圍內(nèi)如何變化，電壓總是穩(wěn)定的。根本不允許變壓器對(duì)負(fù)載進(jìn)行什么抵抗”或緩沖”。圖3全橋逆變器UPS輸出變壓器原理圖有的人就表示，這個(gè)變壓器是為了在逆變器功率管損壞時(shí)隔斷直流電流到負(fù)載的通路而加入的，對(duì)此說(shuō)法不妨做一個(gè)探討，看一看變壓器是否有阻隔直流的功能。圖3示出了一般變壓器的工作情況。首先承

15、認(rèn)這種變壓器是變換交流電的，如圖中正弦波。（版權(quán)所有）假如不用來(lái)變換交流電而是施加直流，如圖 2中將電池組開(kāi)關(guān)S閉合，由于變壓器繞組內(nèi)阻相當(dāng)?。ń朴诙搪罚┚蜁?huì)在電池組和變壓器初級(jí)繞組之間形成相當(dāng)大的電流，一直到將電池組或?qū)Ь€或繞組燒斷為止。換言之，這種電源變壓器不能加直流。下面就來(lái)討論逆變器功率管損壞情況。逆變器功率管的損壞有兩種情況：斷開(kāi)或穿通（短 路）。圖4示出了 UPS全橋逆變器一個(gè)功率管（比如 VT2）開(kāi)路（斷開(kāi)）的情況。從圖中 可以看出，在此情況下的電流路徑只能是一個(gè)方向的，就是說(shuō)只能輸出一個(gè)極性的半波，如圖中所示。一個(gè)極性就意味著含直流成分，直流電流分量在變壓器初級(jí)繞組中的積累會(huì)

16、使繞組達(dá)到飽和狀態(tài)，就類(lèi)似于繞組短路， 形成很大的電流， 以致將變壓器和電池這個(gè)回路燒斷時(shí)才結(jié)束。這個(gè)直流電流倒是沒(méi)有進(jìn)到負(fù)載端，但UPS本身燒了。功嘩w. d1 anon. com圖4全橋逆變器UPS一個(gè)功率管開(kāi)路情況原理圖再看逆變器一支功率管（比如VT2）穿通（短路）的情況。只要VT4 導(dǎo)通就形成對(duì)前面直流電壓的短路狀態(tài)，如圖5所示。強(qiáng)大的電流可將 VT4瞬間炸毀，如果不是炸斷就更危險(xiǎn)，它可能會(huì)將電池組燒毀。 某電子公司就因?yàn)檫@原因， 一舉燒毀了 72節(jié)100AH電池。 在這種情況下也是隔斷了直流，同樣是把自己給燒毀了。以上兩種情況都是用燒毀 UPS本身的代價(jià)而保護(hù)了 IT設(shè)備，這對(duì)IT設(shè)

17、備用戶(hù)是不是 就算是一種福音呢？當(dāng)然不是， 因?yàn)椴徽撌菬龤?UPS還是IT設(shè)備都會(huì)使系統(tǒng)崩潰而無(wú)法繼 續(xù)工作。MSvt'viw. d i anjioii, coni圖5全橋逆變器UPS一個(gè)功率管穿通情況原理圖如果UPS供電設(shè)備在逆變器功率管損壞的情況下不但保護(hù)了IT設(shè)備，同時(shí)也保證了本身的安然無(wú)恙，這樣的隔直流功能才有實(shí)際意義，這才是用戶(hù)真正需要的。在大功率三相UPS中這個(gè)變壓器具有隔斷三次諧波的能力，但必須是 D-Y連接，如圖 6所示。可惜的是這種連接方法消除的是線電壓上的三次諧波，而相電壓上的諧波不能消除，圖6 UPS輸出三相變壓器的連接如圖6右圖所示。再說(shuō)逆變器本身產(chǎn)生的三次諧波

18、幾乎為零，根本不用到輸出端去消除。而負(fù)載大都用相電壓 220V,并且還破壞相電壓波形而產(chǎn)生三次諧波。因此在這里談什么消 除三次諧波好像沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。工頻機(jī)UPS輸出變壓器的基本功能就是變壓和產(chǎn)生隔離接地點(diǎn)，其他功能只是想像中 的一種美好愿望。三、高頻機(jī) UPS與工頻機(jī)UPS的現(xiàn)狀因?yàn)楦哳l機(jī)UPS對(duì)技術(shù)與工藝以及生產(chǎn)手段的要求非常嚴(yán)格，一般也不容易防制，20kHz以上的高頻機(jī)UPS容量都小于100kVA ,只有少數(shù)制造廠的技術(shù)真正過(guò)關(guān)，并且已顯示出強(qiáng)大的生命力。在大功率范圍雖然不能做到20kHz，但可以采用高頻機(jī)結(jié)構(gòu)，比如用 IGBT高頻整流（相對(duì)于 50Hz而言），頻率一般在 15kHz以下，多數(shù)廠家已可做到 200kVA,但也 有佼佼者，比如秀康10年前就可做到 8kHz/480kVA，伊頓9395也可做到15kHz/1200kVA , 并已成為美國(guó)的軍方指定產(chǎn)品。這說(shuō)明高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS技術(shù)早已成熟。在我國(guó)軍方和金融等重要部門(mén)也紛紛采用，并收到了良好的效果。當(dāng)然工頻機(jī)結(jié)構(gòu) UPS在這種情況下的日子會(huì)越來(lái)越艱難，好在是還有那么一批廠家的 高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS沒(méi)有過(guò)關(guān)，還得主推工頻機(jī)UPS,作為市場(chǎng)手段多說(shuō)一些當(dāng)前用工頻機(jī) UPS 更合適之類(lèi)的語(yǔ)言，多說(shuō)一些工頻機(jī)的好處和多找一些高頻機(jī)的缺點(diǎn)均屬正?，F(xiàn)象，這可以理解，也可能是認(rèn)識(shí)問(wèn)題。但不要認(rèn)為工頻機(jī)UPS技術(shù)永遠(yuǎn)不落后。從科學(xué)發(fā)展觀