UPS的原理與應(yīng)用

市電或燃油發(fā)電機(jī)UPS主機(jī)蓄電池用戶設(shè)備UPS的原理與應(yīng)用為什么用UPS？－電網(wǎng)問題純凈穩(wěn)定的正弦波市電停電“切換瞬變”尖峰“振鈴式”瞬態(tài)干擾電壓下陷電壓上涌“換相失真”干擾高頻噪音干擾頻率不穩(wěn)電網(wǎng)問題引發(fā)原因現(xiàn)象市電斷電停電、空氣開關(guān)跳閘零電壓持續(xù)2個(gè)周波以上電壓浪涌大型設(shè)備關(guān)閉或雷擊引起電壓高于110%額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波波形下陷大型設(shè)備突然啟動(dòng)、電網(wǎng)切換電壓低于80-85%額定值，持續(xù)一個(gè)或多個(gè)周波瞬態(tài)尖峰\高壓閃電、電子開關(guān)工作，電焊電壓峰值高達(dá)6000V，持續(xù)時(shí)間一般為0.5-5個(gè)周波諧波干擾電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、廣播通信設(shè)備、無線通信設(shè)備、微波設(shè)備頻率漂移小水電，發(fā)電機(jī)一、UPS的基本原理

當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給終端設(shè)備使用，此時(shí)UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向自己的內(nèi)置電池充電；當(dāng)市電中斷時(shí),UPS立即將內(nèi)置電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載的軟、硬件系統(tǒng)不受損壞。

二、UPS的分類按輸出功率不同，UPS分為：

小功率（<6kVA）中小功率（6至20kVA）中大功率（20至60kVA）大功率（>60kVA）按供電體系不同，UPS分為：?jiǎn)蜗噍斎雴蜗噍敵鯱PS三相輸入單相輸出UPS三相輸入三相輸出UPS按有無隔離變壓器，UPS分為：高頻UPS（無內(nèi)置隔離變壓器）工頻UPS（有內(nèi)置隔離變壓器）二、UPS的分類按電池位置不同，UPS分為：電池內(nèi)置式UPS（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型）電池外置式UPS（長(zhǎng)延時(shí)機(jī)型）按多機(jī)運(yùn)行方式不同，UPS分為：簡(jiǎn)單串聯(lián)熱備份UPS交替串聯(lián)熱備份UPS并聯(lián)冗余UPS按工作原理不同，UPS分為：后備式UPS互動(dòng)式UPS在線式UPS1、后備式UPS的原理市電正常時(shí)，它向負(fù)載提供的是抽頭變壓器稍加穩(wěn)壓處理的“低質(zhì)量”交流電，逆變器不工作，蓄電池由獨(dú)立的充電器充電。當(dāng)市電超出規(guī)定范圍時(shí)，負(fù)載由繼電器轉(zhuǎn)為電池逆變供電。充電器逆變器市電

負(fù)載

電池組2、互動(dòng)式UPS的原理在線互動(dòng)UPS與后備式相比，主要區(qū)別在于：逆變器與充電器合二為一；輸出通過變壓器的抽頭跳變，實(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓。市電150-264V負(fù)載雙向變換器電池組市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V3、在線式UPS的原理不管電網(wǎng)電壓是否正常，負(fù)載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。3、在線式UPS的原理1、后備式UPS主要是用來給單臺(tái)PC機(jī)提供電源保護(hù)，具有體積小、價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，非常適合家庭使用，所以，當(dāng)你為家用電腦購(gòu)買UPS時(shí)，請(qǐng)選購(gòu)后備式的。

三、不同類型UPS的應(yīng)用選擇

2、在線式UPS幾乎可以解決所有的常見電力問題，在有市電時(shí)，功能為穩(wěn)壓和防止電力波動(dòng)干擾，因?yàn)槠涔δ茌^完善，所以其成本也隨著性能的增強(qiáng)而上升，價(jià)格較后備式UPS貴很多。在線式UPS主要用于對(duì)電源要求非常嚴(yán)格的一些計(jì)算機(jī)設(shè)備、醫(yī)療器械等，一般與多個(gè)外置蓄電池串接使用以延長(zhǎng)供電時(shí)間，多為單位配置。三、不同類型UPS的應(yīng)用選擇

3、智能型UPS是當(dāng)今UPS的一大發(fā)展趨勢(shì)，隨著UPS在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)管理者強(qiáng)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為保護(hù)對(duì)象，希望整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，仍然可以繼續(xù)工作而不中斷。因此UPS內(nèi)部配置微處理器使之智能化是UPS的新趨勢(shì)，UPS內(nèi)部硬件與軟件的結(jié)合，大幅度提高了UPS的功能，可以監(jiān)控UPS的運(yùn)行工作狀態(tài)，如：UPS輸出電壓頻率，電網(wǎng)電壓頻率、電池狀態(tài)以及故障記錄等。還可以通過軟件對(duì)電池進(jìn)行檢測(cè)、自動(dòng)放電充電，以及遙控開關(guān)機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)管理者就可以根據(jù)信息資料分析供電質(zhì)量，依據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施。當(dāng)UPS檢測(cè)出供電電網(wǎng)中斷時(shí)，UPS自動(dòng)切換到電池供電，在電池供電能力不足時(shí)立即通知服務(wù)器做關(guān)機(jī)的準(zhǔn)備工作并在電池耗盡前自行關(guān)機(jī)。智能型UPS通過接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，從而使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠監(jiān)控UPS，因此其管理軟件的功能就顯得極其重要。

后整流器是一個(gè)整流裝置，簡(jiǎn)單的說就是將交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）的裝置。它有兩個(gè)主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負(fù)載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時(shí)又起到一個(gè)充電器的作用。四、UPS的組成

1、整流器

蓄電池是UPS用來作為儲(chǔ)存電能的裝置，它由若干個(gè)電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電（供電）的時(shí)間。其主要功能是：１當(dāng)市電正常時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存在電池內(nèi)部。２當(dāng)市電故障時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能提供給逆變器或負(fù)載；四、UPS的組成

2、蓄電池通俗的講，逆變器是一種將直流電（DC）轉(zhuǎn)化為交流電（AC）的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成；

四、UPS的組成

3、逆變器

靜態(tài)開關(guān)又稱靜止開關(guān)，它是一種無觸點(diǎn)開關(guān)，是用兩個(gè)可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān)，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉(zhuǎn)換型和并機(jī)型兩種。轉(zhuǎn)換型開關(guān)主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實(shí)現(xiàn)從一路到另一路的自動(dòng)切換；并機(jī)型開關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器與市電或多臺(tái)逆變器。四、UPS的組成

4、靜態(tài)開關(guān)

在確定UPS的額定輸出容量前，先要計(jì)算出負(fù)載的總?cè)萘?。為確保UPS的系統(tǒng)高效率和盡可能地延長(zhǎng)UPS的使用壽命，一般負(fù)載功率應(yīng)選擇在UPS額定功率的60％～70％之間。例如我們計(jì)算出需要不間斷供電的設(shè)備總功率最大為4000VA，則4000VA÷70％≈6000VA。考慮今后技術(shù)改造升級(jí)，需要有一定的余量，所以應(yīng)該選擇8000VA～10KVA的UPS。如果不考慮今后的設(shè)備升級(jí)選擇6000VA的UPS就可以了。五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

1、UPS容量的選擇合理的選擇輸入、輸出配線及空氣開關(guān)及其直流保險(xiǎn)，它們也是能夠確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

2、合理的選擇UPS附件五、UPS電源系統(tǒng)的選擇

3、不間斷供電時(shí)間的選擇滿載時(shí)蓄電池的工作時(shí)間=（蓄電池組容量×電壓/（主機(jī)功率×0.7），其中0.7是功率因子。目前UPS電源中廣泛使用的是免維護(hù)密封鉛酸蓄電池。在現(xiàn)場(chǎng)日常維護(hù)中我們可以總結(jié)一下UPS電源對(duì)電池的要求：滿足一定的端電壓；電池應(yīng)具有在啟動(dòng)放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定的容量，以保證逆變供電的時(shí)間。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

1、UPS電源主機(jī)對(duì)環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內(nèi)清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會(huì)引起主機(jī)工作紊亂。儲(chǔ)能蓄電池則對(duì)溫度要求較高，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25℃，平時(shí)不能超過+15℃～+30℃。溫度太低，會(huì)使儲(chǔ)電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％。其放電容量會(huì)隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長(zhǎng)期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

2、主機(jī)中設(shè)置的參數(shù)在使用中不能隨意改變。特別是對(duì)電池組的參數(shù)，會(huì)直接影響其使用壽命，但隨著環(huán)境溫度的改變，對(duì)浮充電壓要做相應(yīng)調(diào)整。通常以25℃為標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時(shí)，浮充電壓應(yīng)增加18mV（相對(duì)于12V蓄電池）。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

3、在無外電靠UPS電源系統(tǒng)自行供電時(shí)，應(yīng)避免帶負(fù)載啟動(dòng)UPS電源，應(yīng)先關(guān)斷各負(fù)載，等UPS電源系統(tǒng)起動(dòng)后再開啟負(fù)載。因負(fù)載瞬間供電時(shí)會(huì)有沖擊電池，多負(fù)載的沖擊電流和加上所需的供電電流會(huì)造成UPS電源瞬間過載，嚴(yán)重時(shí)將損壞變換器。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

4、UPS電源系統(tǒng)按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長(zhǎng)期運(yùn)行。5、自備發(fā)電機(jī)的輸出電壓，波形、頻率、幅度應(yīng)滿足UPS電源對(duì)輸入電壓的要求，另外發(fā)電機(jī)的功率要遠(yuǎn)大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不滿足，將會(huì)造成UPS電源工作異常或損壞。六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

6、由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險(xiǎn)，因此裝卸導(dǎo)電聯(lián)接條、輸出線時(shí)應(yīng)用安全保障，工具應(yīng)采用絕緣措施，特別是輸出接點(diǎn)應(yīng)有防觸摸措施。

7、不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測(cè)試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規(guī)定要求。過高的電壓或電流可能會(huì)造成電池的熱失控或失水、電壓、電流過小會(huì)造成電池虧電，這都會(huì)影響電池的使用壽命，前者的影響更大。

六、UPS電源系統(tǒng)的使用與維護(hù)

8、在任何情況下，都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)中或是放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30％～50％就可以了。9、對(duì)電池應(yīng)避免大電流充放電，雖說在充電時(shí)可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大，溫升越高，嚴(yán)重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。七、UPS日常的維護(hù)與檢修

1、UPS電源在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，機(jī)內(nèi)的風(fēng)機(jī)會(huì)將灰塵帶入機(jī)內(nèi)沉積、當(dāng)遇空氣潮濕時(shí)會(huì)引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警，大量灰塵也會(huì)造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時(shí)，檢查各連接件和插接件有無松動(dòng)和接觸不牢的情況。七、UPS日常的維護(hù)與檢修

2、儲(chǔ)能電池組目前都采用了免維護(hù)電池，只是免除了以往的測(cè)比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。外因工作狀態(tài)對(duì)電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對(duì)電池造成的影響沒有變，這部分的維護(hù)檢修工作仍是非常重要的，UPS電源系統(tǒng)的大量維修檢修工作主要在電池部分。儲(chǔ)能電池日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測(cè)電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動(dòng)，腐蝕現(xiàn)象、檢測(cè)連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常。

七、UPS日常的維護(hù)與檢修

3、當(dāng)UPS電池系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是UPS電源系統(tǒng)；是主機(jī)還是電池組。UPS主機(jī)有故障自檢功能，但它對(duì)面而不對(duì)點(diǎn)，對(duì)更換配件很方便，若要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測(cè)工作。當(dāng)自檢部分發(fā)生故