UPS電池的配置.ppt課件

1、UPS電池的配置電池的配置N2梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E R1. 電池的工作原理電池的工作原理w電池在電池在UPS中的作用：中的作用：w線性負(fù)載線性負(fù)載UPS要為負(fù)載提供一定的后備時(shí)間，就必須具有電能的要為負(fù)載提供一定的后備時(shí)間，就必須具有電能的儲(chǔ)存；到目前為止，還沒有找到一種技術(shù)能夠儲(chǔ)存交流電能，也就儲(chǔ)存；到目前為止，還沒有找到一種技術(shù)能夠儲(chǔ)存交流電能，也就是說電能的儲(chǔ)存技術(shù)仍然只能采用直流形式。是說電能的儲(chǔ)存技術(shù)仍然只能采用直流形式。w電池在電池在UPS電源中的主要作用就

2、是儲(chǔ)存電能，一旦市電中斷，由電源中的主要作用就是儲(chǔ)存電能，一旦市電中斷，由電池放電供給逆變器，由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎译姵胤烹姽┙o逆變器，由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟?，維持交流電，維持UPS電源的正常輸出，確保計(jì)算機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)正電源的正常輸出，確保計(jì)算機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)正常用電。常用電。w在市電正常供電時(shí)，電池在整流充電電路中儲(chǔ)存電能，同時(shí)對(duì)在市電正常供電時(shí)，電池在整流充電電路中儲(chǔ)存電能，同時(shí)對(duì)直流電路起到平滑濾波的作用，并在逆變器發(fā)生過載時(shí)，起到緩沖直流電路起到平滑濾波的作用，并在逆變器發(fā)生過載時(shí)，起到緩沖器的作用。器的作用。N3梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T

3、 H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw電池的分類：電池的分類：w 電池在電池在UPS電源中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，型號(hào)齊全，電源中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，型號(hào)齊全，規(guī)格各異，但按其基本性質(zhì)電池可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：規(guī)格各異，但按其基本性質(zhì)電池可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：w酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸H2SO4或者膠體或者膠體硫酸構(gòu)成，極板由鉛硫酸構(gòu)成，極板由鉛Pb和過氧化鋁和過氧化鋁PbO2構(gòu)成，通過化學(xué)反應(yīng)貯存電構(gòu)成，通過化學(xué)反

4、應(yīng)貯存電荷，起到電池儲(chǔ)能的作用；荷，起到電池儲(chǔ)能的作用；w堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或者氫氧化鈉或者氫氧化鈉NaOH燒堿組成。極板由于電池的結(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池?zé)龎A組成。極板由于電池的結(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鎘，負(fù)極板是鎘Cd；鐵鎳電池的正極板是；鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鐵，負(fù)極板是鐵Fe；銀鋅電池的正極板是過氧化銀；銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負(fù)極板是鋅，負(fù)極板是鋅Zn。w電池也可以按照使用方式進(jìn)行分類，可以分為開口型、密

5、封型兩大電池也可以按照使用方式進(jìn)行分類，可以分為開口型、密封型兩大類電池。類電池。1. 電池的工作原理電池的工作原理N4梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw電池的充電：電池的充電：w電池的充電特性電池的充電特性曲線具有三個(gè)階段：曲線具有三個(gè)階段：w恒流充電階段：恒流充電的控制方法是降壓限流，隨著電池容量的恢恒流充電階段：恒流充電的控制方法是降壓限流，隨著電池容量的恢復(fù)，電池的電壓不斷上升，一直達(dá)到恒壓充電電壓為止，因此這一過復(fù)，電池的電壓不斷上升，一直達(dá)到恒壓充電電壓為止，因此這

6、一過程也稱之為升壓充電程也稱之為升壓充電(Boostcharging)。放電越深則恒流充電階段越。放電越深則恒流充電階段越長，反之則較短。長，反之則較短。w恒壓充電階段：這一過程電池的電壓保持不變，恒壓充電階段：這一過程電池的電壓保持不變，充電電流逐漸減小，對(duì)密封電池來說，應(yīng)維持在充電電流逐漸減小，對(duì)密封電池來說，應(yīng)維持在68小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，恒壓充電過程也小時(shí)，然后轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，恒壓充電過程也稱之為恢復(fù)充電稱之為恢復(fù)充電(Recharging)。w浮充電階段：這一過程是為保持電荷的儲(chǔ)量及防浮充電階段：這一過程是為保持電荷的儲(chǔ)量及防止自放電所必需的維持充電。通常認(rèn)為每安培小止自放電所必需

7、的維持充電。通常認(rèn)為每安培小時(shí)的充電電流降至?xí)r的充電電流降至10毫安以下時(shí)即認(rèn)為電池已進(jìn)毫安以下時(shí)即認(rèn)為電池已進(jìn)入浮充電狀態(tài)。浮充電流通常很微弱故有時(shí)又稱入浮充電狀態(tài)。浮充電流通常很微弱故有時(shí)又稱為涓流充電為涓流充電(Trickling charging)。1. 電池的工作原理電池的工作原理N5梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw電池的放電：電池的放電：w電池的放電特性電池的放電特性曲線具有三個(gè)特征：曲線具有三個(gè)特征：w當(dāng)負(fù)載當(dāng)負(fù)載(即放電電流即放電電流)較小時(shí)，電池的放電曲線較

8、平滑，放電的時(shí)間較長。較小時(shí)，電池的放電曲線較平滑，放電的時(shí)間較長。w無論負(fù)載的輕重如何，在放電的初始階段都有電池電壓突然下降較多，無論負(fù)載的輕重如何，在放電的初始階段都有電池電壓突然下降較多，然后略有回升的現(xiàn)象，這個(gè)過程形成電池電壓有較大的低谷；然后略有回升的現(xiàn)象，這個(gè)過程形成電池電壓有較大的低谷；w無論放電電流的大小，電池的端電壓最終將出現(xiàn)急無論放電電流的大小，電池的端電壓最終將出現(xiàn)急劇下降的拐點(diǎn)，以拐點(diǎn)連接得到的曲線就稱為安全劇下降的拐點(diǎn)，以拐點(diǎn)連接得到的曲線就稱為安全工作時(shí)的終止電壓曲線，工作時(shí)的終止電壓曲線，UPS的電池工作點(diǎn)都是設(shè)的電池工作點(diǎn)都是設(shè)計(jì)在這條拐點(diǎn)曲線附近的。計(jì)在這條拐

9、點(diǎn)曲線附近的。w電池最低放電電壓曲線以下的部分，表示低于此電電池最低放電電壓曲線以下的部分，表示低于此電壓將造成電池特性的永久損壞；在壓將造成電池特性的永久損壞；在UPS中，當(dāng)直流中，當(dāng)直流電壓過低時(shí)，將引起逆變器脈寬調(diào)制波的進(jìn)一步變電壓過低時(shí)，將引起逆變器脈寬調(diào)制波的進(jìn)一步變寬，而過大的直流分量將引起逆變變壓器的磁飽和寬，而過大的直流分量將引起逆變變壓器的磁飽和現(xiàn)象，從而導(dǎo)致正弦波的失真?，F(xiàn)象，從而導(dǎo)致正弦波的失真。1. 電池的工作原理電池的工作原理N6梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I

10、D E R2. 電池后備時(shí)間的計(jì)算電池后備時(shí)間的計(jì)算電池后備時(shí)間的計(jì)算，主要依賴于電池品牌的選擇，包括電池的類型、電池的使用壽命、電池的安裝方式等，可參照該品牌的電池參數(shù)，來計(jì)算電池的容量和數(shù)量。按照UPS功率計(jì)算電池容量 舉例：一臺(tái)200KVA UPS，要求使用使用上海西恩迪的十年免維護(hù)電池，后備時(shí)間為30分鐘。UPS的電池終止電壓為338V，逆變器效率為0.94，輸出功率因數(shù)為0.8，試選擇電池容量、串連只數(shù)、并聯(lián)組數(shù)。電池型號(hào)電池終止電壓為1.65V/單體時(shí)的放電功率（W/cell）25C時(shí)間（分鐘）5101520306090MPS12-8853037029023718010980MPS

11、12-10057042433027720912488N7梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw按照按照UPS功率計(jì)算電池容量功率計(jì)算電池容量 wUPS所需的直流功率為：所需的直流功率為：w每組電池的串連只數(shù)為：每組電池的串連只數(shù)為：w根據(jù)電池放電功率表，選擇根據(jù)電池放電功率表，選擇MPS12-10012V-100AH電池，每電池，每個(gè)單體放電功率為個(gè)單體放電功率為209W1.65V/cell, 30分鐘時(shí)），則需要的電池分鐘時(shí)），則需要的電池組數(shù)為：組數(shù)為：w即需要的電池配置為：即

12、需要的電池配置為：12V-100AH電池電池34只只4組。組。KWUPSPdc2 .17094. 08 . 0200逆變器效率功率因數(shù)容量）單體（電池終止電壓終止電壓cellVVUPSNo2058 .20465. 1338組組（單體數(shù)）單體數(shù)單體功率497. 32052092 .170WKWNoPdcG2. 電池后備時(shí)間的計(jì)算電池后備時(shí)間的計(jì)算N8梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw按照放電電流計(jì)算電池容量按照放電電流計(jì)算電池容量wUPS所需的最大直流電流為：所需的最大直流電流為

13、：w根據(jù)湯淺電池放電曲線可知，當(dāng)電池終止電壓為根據(jù)湯淺電池放電曲線可知，當(dāng)電池終止電壓為1.65V/cell9.9V/只時(shí)，與只時(shí)，與30分鐘的放電曲線交點(diǎn)為分鐘的放電曲線交點(diǎn)為 1.05C，則需要電池的容量為，則需要電池的容量為：w即：即：200KVA 30分鐘后備時(shí)間，需要分鐘后備時(shí)間，需要100AH-12V的電池的電池 5組并聯(lián)，組并聯(lián)，每組每組34只，選擇只，選擇NP12-100電池。電池。AVKWUBendPdcax5 .5033382 .170ImAHAHCAAC10055 .47905. 15 .503電池放電速率）電池放電電流（電池容量2. 電池后備時(shí)間的計(jì)算電池后備時(shí)間的計(jì)算

14、N9梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E R實(shí)際后備時(shí)間顯示實(shí)際后備時(shí)間顯示微處理器微處理器計(jì)算軟件計(jì)算軟件初始電壓Eo，初始內(nèi)阻Ro，初始溫度to，初始容量C10，放電系數(shù)k1-k2，充電系數(shù)1- 2串聯(lián)只數(shù)，并聯(lián)組數(shù)，終止電壓等全面考慮電池參數(shù)全面考慮電池參數(shù): :市電正常時(shí)，顯示額定后備時(shí)間市電正常時(shí)，顯示額定后備時(shí)間市電停電時(shí)，顯示剩余后備時(shí)間市電停電時(shí)，顯示剩余后備時(shí)間根據(jù)實(shí)際環(huán)境及電池參數(shù)根據(jù)實(shí)際環(huán)境及電池參數(shù)測(cè)量電池的實(shí)際后備時(shí)間測(cè)量電池的實(shí)際后備時(shí)間電池電壓電池電壓電池

15、電流電池電流負(fù)載功率負(fù)載功率電池溫度電池溫度電池使用年期電池使用年期放電結(jié)束預(yù)報(bào)警放電結(jié)束預(yù)報(bào)警電池壽命終止預(yù)報(bào)警電池壽命終止預(yù)報(bào)警3. 電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)w電池后備時(shí)間的監(jiān)測(cè)功能電池后備時(shí)間的監(jiān)測(cè)功能N10梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E Rw電池過放電的自動(dòng)保護(hù)電池過放電的自動(dòng)保護(hù)w 當(dāng)電池電壓低于終止電壓時(shí)，逆變器自動(dòng)停機(jī)，切換至旁路供電當(dāng)電池電壓低于終止電壓時(shí)，逆變器自動(dòng)停機(jī)，切換至旁路供電；同時(shí)為了避免電池長時(shí)間小電流放電，造成電池永久性損壞，；同時(shí)為了避免

16、電池長時(shí)間小電流放電，造成電池永久性損壞，UPS可以設(shè)定時(shí)間可以設(shè)定時(shí)間T，在電池給逆變器供電達(dá)，在電池給逆變器供電達(dá)2T時(shí)，時(shí)，UPS會(huì)顯示會(huì)顯示 “電池低電壓的預(yù)報(bào)警，當(dāng)電池給逆變器供電達(dá)電池低電壓的預(yù)報(bào)警，當(dāng)電池給逆變器供電達(dá)3T時(shí)，逆變器自動(dòng)時(shí)，逆變器自動(dòng)停機(jī)切換至旁路供電。停機(jī)切換至旁路供電。逆變器停止逆變器停止3t3t+2h電池開關(guān)斷開電池開關(guān)斷開tn市電停電市電停電t03. 電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)N11梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E RTminTmax浮充

17、電壓浮充電壓 U U下降下降溫度溫度 T T上升上升!w溫度補(bǔ)償式充電溫度補(bǔ)償式充電w環(huán)境溫度對(duì)電池的使用影響很大，電池溫度上升，意味著化學(xué)反應(yīng)增環(huán)境溫度對(duì)電池的使用影響很大，電池溫度上升，意味著化學(xué)反應(yīng)增強(qiáng)，電池強(qiáng)，電池w的放電能力也增強(qiáng)，但電池壽命會(huì)降低。因此的放電能力也增強(qiáng)，但電池壽命會(huì)降低。因此UPS中專門設(shè)置了電池中專門設(shè)置了電池溫度傳感溫度傳感w器，用以控制浮充電壓和電流。器，用以控制浮充電壓和電流。w電池使用壽命的計(jì)算電池使用壽命的計(jì)算wUPS監(jiān)視器還應(yīng)設(shè)置計(jì)算電池壽命的計(jì)算器，根據(jù)電池溫度和使用時(shí)監(jiān)視器還應(yīng)設(shè)置計(jì)算電池壽命的計(jì)算器，根據(jù)電池溫度和使用時(shí)間自動(dòng)修正間自動(dòng)修正w電池壽命，到電池壽命終止時(shí)，產(chǎn)生更換電池的報(bào)警提示電池壽命，到電池壽命終止時(shí)，產(chǎn)生更換電池的報(bào)警提示3. 電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)電池的監(jiān)測(cè)與保護(hù)N12梅蘭日蘭電子（中國）有限公司T H E U N I N T E R R U P T I B L E P O W E R P R O V I D E R自動(dòng)測(cè)試周期由用戶設(shè)定：自動(dòng)測(cè)試周期由用戶