UPS功率及電池計算

1、如何確定您需要何種類型的UPS不間斷電源呢？通常，個人辦公及家庭用戶可以考慮后備式機型，如山特后備式UPS電源價格低廉，外形輕巧，是個人電腦的理想伙伴。有著很高的性價比；對于中小型系統(tǒng)的網(wǎng)絡用戶、服務器或精密儀器等，則多用在線式或在線互動式UPS不間斷電源，能較好地抵抗來自電網(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)絡連接功能，實現(xiàn)遠程控制和智能化管理。對于大型的重要設備和系統(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的設備，別忘了顯示器、終端、外掛硬盤。每一設備的電壓及電流數(shù)據(jù)可在背板上找到，把兩者相乘即可得VA值。

2、有些設備用瓦特表明電能需要，見瓦數(shù)乘以1.4即可得大致的VA值。對于整體設備的功率則以其額定數(shù)為基準。把所有設備的VA值匯總，將匯總值加上百分之三十的擴充容量，以備系統(tǒng)升級時用。如何配置后備延時時間？由于系統(tǒng)和設備的不同，選取的UPS電源型號和配置也不同。標準性UPS本身機內自帶電池，在停電后一般可繼續(xù)供電幾分鐘至幾十分鐘；而長效型UPS配有外置電池組，可以滿足用戶長時間停電時繼續(xù)供電的需要，后備時間可以設計為數(shù)時分鐘到十幾個小時或更長。一般長效型UPS備用時間主要受電池成本、安裝空間大小以及電池回充時間等因素的限制。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)電機配合供電的方式。當停

3、電時,UPS不間斷電源先由電池供電一段時間，如停電時間較長，可以啟動備用發(fā)電機對UPS繼續(xù)供電，當市電恢復時再切換到市電供電。電池供電時間主要受負載大小、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)延時能力，確定所需電池的容量大小，用安時AH值的來表示，以給定電流安培數(shù)時放電的時間小時數(shù)來計算。一般UPS配置以一下公式計算：功率（w）值+0.7=VA值UPS電源功率（VA）X延時時間（小時數(shù)）+UPS電源啟動直流=所需蓄電池安時數(shù)（AH）現(xiàn)在的山特ups一般都用松下全密封的免維護鉛酸蓄電池作為儲能裝置，電池容量的大小由“安時數(shù)（AH）”這個指標反映，其含義是按規(guī)定的電流進行放電的時間。

4、相同電壓的電池，安時數(shù)大的容量大；相同安時數(shù)的電池，電壓高的容量大，通常以電壓和安時數(shù)共同表示電池的容量,如12V/7AH、12V17AN12V/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最大支持負載功率為：1000Vx0.7=700W所以山特C1K的最大支持負載為700W,以此類推！（注：一般為了能夠更好的使用UPS建議UPS電源最好不要無負載/滿載或超載使用,UPS電源最好的負載功率是其標準負載的70%-80%左右，如C1K最好帶的負載為500-600（w）的負載！這樣能夠更攵?的發(fā)揮UPS電源本身的優(yōu)勢特點及延長UPS電源使用壽命

5、!）鼠計算公式手負萩的有功功率乂支持時間二電池放出容盤X電池電壓XUP3逆變效率和計算舉例，阿I負載總功率3000VA,負載功率冏數(shù)（17*CPS電/電長96/要索支持時間I小時.求應選用的電池養(yǎng)力匕計相3COOA）xa?xi（h）u電池放出容溫X96XU9ft山:電池放出33=21.3（Ah）電池悚稱容量=24.3/Ol6=40.5（Ah>結果,可選用3SAh的電他U2V'3SAh電池器映）一主機：1首先要了解你的負載有多大。（如8KW）2 了解主機性能，有高頻機和工頻機（本人建議使用工頻UPS,性能穩(wěn)定價格高些），根據(jù)具體工作環(huán)境選擇3 UPS按照功率因素=0.8計算那么需要

6、帶8KW的UPS最少需要10KVA。具體要根據(jù)實際購買。二電池分解步驟和算法！方便你理解1:看主機的直流電壓（通常分為192V和240V）該主機功率因素（通常情況下有0.7、0.80.9三種）2:算一個小時需要的電池容量（假設該20K機器功率因素為0.7直流電壓240V）:計算公式：既3因為電池電壓為58.3333所以需要應20K 一小時。電池容量=主機功率*功率因素/直流電壓*時間20000*0.7/240*1=58.3333AH12V直流電壓為240V1小時需要最低電池容量為65AH電池240V/12V=20節(jié)需要20接65AH的電池可以供1工頻機高頻機區(qū)別目前UPS的發(fā)展方向是高頻機型U

7、PS替代工頻機型UPS,因為首先高頻機型UPS相比工頻機型UPS來講，不僅取消了笨重的變壓器，在效率方面也是提高了近5%?？墒菄鴥鹊默F(xiàn)狀就是還有些戶對高頻機不太信任，這一方面也是因為宣傳的緣故。造成了普遍用戶對高頻機的不信任。雖然工頻機型UPS使用的歷史比較長，但由于它固有的缺點想真正提高機房節(jié)能是不太可能實現(xiàn)的，如圖1所示。技術總是在發(fā)展的，新技術代替舊技術是歷史的發(fā)展規(guī)律。然而，新舊之間的替代與轉換一般并不是那么順利，人類社會是這樣，自然、科技領域也是如此?，F(xiàn)在的電子技術已進入數(shù)字化時代，這是不可逆轉的技術發(fā)展規(guī)律，各行各業(yè)遲早都要集中到這一條路上來，但就某一個時期來說發(fā)展是不平衡的，這中

8、間有很多因素的影響，比如各自的技術發(fā)展水平不同，人員對新技術的認識和接受能力不同等等。具體到UPS領域又何嘗不是如此。一、工頻機UPS和高頻UPS的一般概念靜止變換式工頻機結構UPS技術出現(xiàn)在上個世紀70年代，毫無疑問在當時屬尖端技術，幾十年間也為電子電器技術領域作出了不朽的貢獻，有口皆碑。一般說任何技術的先進性是相對而言，任何先進的產(chǎn)品也有其一定的適用期。隨著IT技術的出現(xiàn)與發(fā)展，工頻機UPS組件暴露出它的缺點，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了數(shù)據(jù)中心的可靠性。在歷史發(fā)展中總是遵循這樣一個規(guī)律：每當一種技術阻礙生產(chǎn)力發(fā)展時，就會有一種新的技術產(chǎn)生出來代替。毫不例

9、外，高頻機UPS技術問世了。為了區(qū)別以前的UPS,就起了一個高頻機UPS的名字。原來那種輸入輸出都工作在50Hz并且有輸出變壓器的老的電路結構就稱作工頻機UPS;而這種輸入輸出電路都工作在20kHz以上且沒有的輸出變壓器的電路就稱為高頻機UPS。二、高頻UPS比工頻機UPS有哪些優(yōu)點1、 輸入功率因數(shù)高工頻機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0.8,諧波電流有30%之大。如果前面接發(fā)電機，發(fā)電機的容量至少要3倍于UPS功率；如果是單相小功率UPS,發(fā)電機的容量至少要5倍于UPS功率。但是，任何容量的高頻機UPS的輸入功率因數(shù)都可做到0.99或甚至

10、以上，諧波電流小于5%,前置發(fā)電機的容量理論上和UPS功率相同，大大縮減了投資和占地面積等。尤其是對市電的充分利用具有良好的經(jīng)濟意義和社會意義。2、 本身功耗小在同樣指標下，比如要求輸入功率因數(shù)為0.95以上時，工頻機UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流，就是說前面要增加一個設備，再加上輸出變壓器，就比高頻機UPS多了兩個環(huán)節(jié)，如圖1所示。由于此二者的影響，使得工頻機UPS的效率比高頻機UPS低5%。在同樣是100kW的容量時工頻機UPS每年要比高頻機UPS多消耗5萬度電！這在中央號召節(jié)能減排的今天，能源的節(jié)約具有深遠意義。市電諧波濾波器工烷UFS輸出變反鬻就出市電-麗EWHT：刪圖1

11、高輸入功率因數(shù)下的工頻機UPS和高頻機UPS結構方框3、 對外干擾小UPS的干擾一般有兩種，一種是聽得到的機械噪聲，一種是聽不到的電噪聲，這兩種噪聲工頻機UPS都有，形成了對設備和對人的傷害。電噪聲影響機器的穩(wěn)定度，機械噪聲影響人的身心健康，降低工作效率。而高頻機UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵聽不到的頻率，使工作環(huán)境安靜下來。又由于一般的高頻機UPS的輸入功率因數(shù)高達0.99以上，幾乎是線性，所以對外干擾幾乎為零。4、 體積小、重量輕工頻機UPS由于有了輸出變壓器和適應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UPS重1380kg，而同是

12、這一廠家的250kVA高頻機UPS重量只有830kg。5、 全數(shù)字技術工頻機UPS開始是模擬技術，現(xiàn)在一般發(fā)展為數(shù)字與模擬相結合的技術。模擬技術的可靠性要比數(shù)字技術低。而高頻機UPS技術是一種全數(shù)字化技術，不言而喻，可靠性是很高的。6、 對電網(wǎng)的適應能力強工頻機UPS對于適應輸入電壓±15%的變化已很不易；而高頻機UPS甚至適應輸入電壓±30%以上的變化，這又大大延長了UPS的電池壽命。7、 能將并機環(huán)流衰減到幾乎為零工頻機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，而且這個環(huán)流的路徑暢通無阻，如圖2(a)所示；高頻機UPS由于沒有輸出變壓器，它們的

13、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UPS在此情況下就會形成很大的環(huán)流。I C工師 UFS的共戢方K3圖C，）鬲照"UF5的濟V方乖用開荒甘后曼朋鐘負 藪www.diangoikcom圖2兩種UPS并聯(lián)方框圖總之，高頻機UPS在性能上不但能完全替代工頻機UPS,而且還具有很多后者沒有的特點。工頻機UPS的生產(chǎn)廠商和推銷者為了延長產(chǎn)品的銷售壽命，在其他性能指標上無法與高頻機UPS抗敵，就把希望寄托在輸出變壓器上，因為高頻機UPS沒有這個變壓器，再加之一些用戶缺乏技術概念，于是就賦予了變壓器很多具有神秘色彩的功能。比如這個變壓

14、器可以抗干擾、可以緩沖負載浪涌電流、可以隔直流、可以適應電網(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態(tài)性能要好，即無論負載在允許范圍內如何變化，電壓總是穩(wěn)定的。根本不允許變壓器對負載進行什么抵抗"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，這個變壓器是為了在逆變器功率管損壞時隔斷直流電流到負載的通路而加入的，對此說法不妨做一個探討，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。首先承認這種變壓器是變換交流電的，如圖中正弦波。（版權所有）假如不用來變換交流電而是施加直流，如圖2中將電池組開關

15、S閉合，由于變壓器繞組內阻相當小（近似于短路）就會在電池組和變壓器初級繞組之間形成相當大的電流，一直到將電池組或導線或繞組燒斷為止。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：斷開或穿通（短路）。圖4示出了UPS全橋逆變器一個功率管（比如VT2）開路（斷開）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方向的，就是說只能輸出一個極性的半波，如圖中所示。一個極性就意味著含直流成分，直流電流分量在變壓器初級繞組中的積累會使繞組達到飽和狀態(tài)，就類似于繞組短路，形成很大的電流，以致將變壓器和電池這個回路燒斷時才結束。這個直流電流倒是沒有進到

16、負載端，但UPS本身燒了。圖4全橋逆變器UPS一個功率管開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導通就形成對前面直流電壓的短路狀態(tài)，如圖5所示。強大的電流可將VT4瞬間炸毀，如果不是炸斷就更危險，它可能會將電池組燒毀。某電子公司就因為這原因，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本身的代價而保護了IT設備，這對IT設備用戶是不是就算是一種福音呢？當然不是，因為不論是燒毀UPS還是IT設備都會使系統(tǒng)崩潰而無法繼續(xù)工作。八2KTZKV:三:圖5全橋逆變器UPS一個功率管穿通情況原理圖如果U

17、PS供電設備在逆變器功率管損壞的情況下不但保護了IT設備，同時也保證了本身的安然無恙，這樣的隔直流功能才有實際意義，這才是用戶真正需要的。在大功率三相UPS中這個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?？上У氖沁@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6UPS輸出三相變壓器的連接如圖6右圖所示。再說逆變器本身產(chǎn)生的三次諧波幾乎為零，根本不用到輸出端去消除。而負載大都用相電壓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有實用價值。工頻機UPS輸出變壓器的基本功能就是變壓和產(chǎn)生隔離接地點，其他功能只是想像中的一種美

18、好愿望。三、高頻機UPS與工頻機UPS的現(xiàn)狀因為高頻機UPS對技術與工藝以及生產(chǎn)手段的要求非常嚴格，一般也不容易防制，20kHz以上的高頻機UPS容量都小于100kVA,只有少數(shù)制造廠的技術真正過關，并且已顯示出強大的生命力。在大功率范圍雖然不能做到20kHz，但可以采用高頻機結構，比如用IGBT高頻整流（相對于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，伊屯9395也可做到15kHz/1200kVA,并已成為美國的軍方指定產(chǎn)品。這說明高頻機結構UPS技術早已成熟。在我國軍方和金融等重要部門也紛紛采用，并收到了良好的效果。當然工頻機結構UPS在這種情況下的日子會越來越艱難，好在是還有那么一批廠家的高頻機結構UPS沒有過關，還得主推工頻機UPS,作為市場手段多說一些當前用工頻機UPS更合適之類的語言，多說一些工頻機的好處和多找一些高頻機的缺點均屬正?，F(xiàn)象，這可以理解，也可能是認識問題。但不要認為工頻機UPS技術永遠不落后。從科學發(fā)展觀來說，