美國APC培訓資料.ppt

1、UPS應用,UPS結構分類 可靠性與可用性 全面的衡量UPS性能 Silcon UPS介紹 UPS電源配置方式介紹 IDC中UPS的應用 UPS的管理軟件系統(tǒng) UPS的維護,在線式on Line,后備式off Line,在線式定義 逆變器一直在工作，監(jiān)視并參與對輸出電壓的調整， 市電掉電時輸出電壓切換時間為零,UPS基本功能定義,后備式UPS,What is a UPS ?,定義 ，市電正常時，逆變器不工作 ，市電掉電時，逆變器工作,輸 出電壓存在切換時間,Input voltage,Output voltage,critical,UPS,在線式UPS,What is a UPS ?,Inpu

2、t voltage,Output voltage,定義 ，逆變器始終監(jiān)視并參與對輸出電壓的調整 ，輸入電壓掉電時，輸出電壓不存在切換時間,Silcon DP300E on-line,后備式 在線互動式 三端口(單變換)式 傳統(tǒng)雙變換式 Delta變換式,UPS 主要電路結構形式,What is a UPS ?,特點： 單變換器; 輸出電性能指標一般,但 能滿足負載要求; UPS不對電網(wǎng)產(chǎn)生附加干擾公害,可靠性高; 主要用在小功率UPS領域,功能： 市電正常時，UPS逆變器不工作，市電通過智能調壓直接向負載供電，同時市電通過充電器給電池充電 市電掉電后，電池通過逆變器向負載供電 市電電池轉換時，

3、輸出電壓存在轉換時間,UPS,后備式UPS,特點： 在線式工作,輸出電性能指標高 輸入主電路中有50Hz工頻電感，利用輸入電壓和電感電壓的相移穩(wěn)定輸出電壓，因此輸入功率因數(shù)低 可靠性一般,功能： 市電正常時，逆變器隨時在 監(jiān)視并參與對輸出電壓的調整, 是在線式UPS 市電掉電后，電池通過逆變器向負載供電 市電電池轉換時，輸出電壓沒有切換時間 逆變器故障時，市電轉旁路向負載供電,Vin Iin Iiv Iout Vout AC DC Vin VL Vout VL Iin = Iout + Iiv,VL,三端口(單變換)式UPS,特點： 單逆變器，可雙向工作; 輸出電性能指標一般，但能 滿足負載要

4、求; UPS不對電網(wǎng)產(chǎn)生附加干擾公害; 可靠性高; 用于15KVA UPS,功能： 市電正常時，UPS逆變器工作在整流狀態(tài)，向電 池充 電，市電通過智能調壓直接向負載供電; 市電掉電后，逆變器轉為逆變狀態(tài)，電池通過逆 變器向負載供電; 市電電池轉換時，輸出電壓有轉換時間，但小 于后備式的轉換時間,Vin Vout,智能調壓,AC DC,在線互動式UPS,特點： 雙逆變器; 輸出電性能指標高; 輸入端ACDC變換器是整流電路,對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重的干擾公害; 兩個變換器始終在100%負載功率下工作，整機效率低，輸出能力有局限，可靠性一般,功能： 市電正常時，市電經(jīng)過ACDC和DCAC兩次變換后向負載供

5、電，DCAC隨時在監(jiān)測并參與對輸出電壓的調整，是在線式工作 市電掉電后，電池通過DCAC逆變器向負載繼續(xù)供電 市電電池轉換時，輸出電壓沒有切換時間 當負載過載或逆變器故障時，市電轉旁路維持向負載供電,Uin Uout,傳統(tǒng)雙變換在線式UPS,特點： 雙逆變器 輸出電性能指標高 逆變器隨時都交替工作在整流和逆變狀態(tài) 對電網(wǎng)輸入端不存在任何干擾公害 市電存在時，兩逆變器都工作在輕載狀態(tài)，效率高，輸出能力強，可靠性高,功能： 市電正常時，市電經(jīng)第一個逆變器線性補償后向負載供電，兩個逆變器隨時在監(jiān)視并參與對輸出電壓的調整，是在線工作; 逆變器(II)同時負責吸收負載電流的無功和諧波成份，保證輸入電流為

6、正弦波; 市電掉電后，電池通過逆變器(II)向負載供電; 市電電池轉換時，輸出電壓沒有切換時間; 負載過載或逆變器故障時，市電轉旁路向負載供電,高頻雙向變換串并聯(lián)補償式Delta逆變式,各種結構形式UPS的區(qū)別,高可用性的含義,99%的可用性意味著： 每年平均 3.65天的宕機時間 99.9%的可用性意味著： 每年平均 8.76小時的宕機時間 99.99%的可用性意味著： 每年平均 53分鐘的宕機時間 99.999%的可用性意味著： 每年平均 5.3分鐘的宕機時間 99.9999%的可用性意味著： 每年平均 32秒的宕機時間,電信級電源可用性要求不低于 5個9 ！,客戶真正得到的可用性,MTB

7、F-Mean Time Between Failure （平均無故障時間） MTTR-Mean Time To Repair（平均維護時間） MTBF MTBF+MTTR,A=,平均無故障時間,20世紀90年代最新技術,代表著UPS電路技術的發(fā)展方向;,是對傳統(tǒng)雙變換在線式UPS重大改進,是性能更優(yōu)越的在線式UPS;,保留了傳統(tǒng)雙變換在線式UPS的全部高性能指標;,對傳統(tǒng)雙變換在線式UPS在對電網(wǎng)干擾和輸出能力方面的七個指標做了重大改進,*,保留了傳統(tǒng)雙變換在線式UPS的全部 高性能輸出電性能指標,改進傳統(tǒng)雙變換在線式UPS的部分 缺陷與較低的電性能指標,1 = 輸入電壓 2 = 輸入電流,傳

8、統(tǒng)雙變換UPS在線,1,2,輸入功率因數(shù)：0.8 輸入電流諧波成份:30%,消除了對電網(wǎng)的污染公害,輸入功率因數(shù)：0.99 輸入電流諧波成份:3%,Silcon DP300E 輸入-輸出 效率,效率： 節(jié) 省 能 源 效 率= 可 靠 性,97%,Silcon P300E,UPS,傳統(tǒng)雙變換,強勁的過載能力,D P 3 O O E,傳 統(tǒng) 雙 變 換,200 % 過載能力,150 % 過載能力,輸出電流峰值系數(shù),D P 3 0 0 E,傳 統(tǒng) 雙 變 換,5 ：1,3 ：1,直接啟動負載能力,D P 3 0 0 E,傳 統(tǒng) 雙 變 換,直 接 啟 動,轉旁路 啟 動,輸出功率因數(shù),D P 3

9、O O E,傳 統(tǒng) 雙 變 換,輸出功率因數(shù)=-0.8-+0.9,輸出功率因數(shù)=0.7,在線性負載情況下,K W = K V A,在線性負載情況下,K W = 0.7 K V A,輸入電壓諧波被抑制掉，使其無法傳到輸出端； 輸出電流諧波被補嘗掉，保證輸入電流為正弦波，輸入功率因數(shù)為0.99，輸入電流諧波成分3%。,CH 1: 輸入電壓 CH 2:輸入電流 CH 3: 輸出電壓 CH 4: 輸出電流 (100% 計算機整流負載),CH1：輸入電壓 CH 2：輸入電流,雙向抗干擾功能（一）,逆變器 （I）,逆變器 （II）,甚高頻濾波器,甚高頻濾波器,中高頻集中 參數(shù)濾波器,中高頻 中參數(shù) 濾波器

10、,低頻直 流儲能 濾波器,雙向抗干擾功能（二） 濾波電路環(huán)節(jié),電池,雙向抗干擾功能（三） 甚 高 頻 干 擾,電池,雙向抗干擾功能（四） 高 頻 干 擾,電池,雙向抗干擾功能（五） 逆變器輸出波形集中參數(shù)濾波器,電池,雙向抗干擾功能（六） 負載端脈沖電流的動態(tài)過程,電池,電池,負載諧波電流的補償,A C,D C,A C,D C,Iin,Iout,Iinv,1,線 性 負 載,2,非線性負載,電磁兼容性能檢測（一）,檢 測 種 類：廣電部入網(wǎng)檢測 檢測單位：中國計量科學研究院 檢測編號：WXsc2000-0307 文件編號：（95）量認（國）（Z0116）號字 檢測日期：2000，3，28 產(chǎn)品

11、型號：DP340 DP310,合格 見附圖,檢 測 種 類：廣電部入網(wǎng)檢測 檢測單位：中國計量科學研究院 檢測編號：WXsc2000-0307 文件編號：（95）量認（國）（Z0116）號字 檢測日期：2000，3，28 產(chǎn)品型號：DP340 DP310,電磁兼容性能檢測（二）,合格 見附圖,電磁兼容性能檢測（三）,標 準 要 求,頻 率 范 圍 MHz,30-230,230-1000,B級,A級,準 峰 值 限 值 abv,30,37,檢 測 結 果,符 合 A 級,符 合 A 級,40,檢 測 項 目,輻射 騷擾 檢測,dbv,檢 測 種 類：廣電部入網(wǎng)檢測 檢測單位：中國計量科學研究院

12、檢測編號：WXsc2000-0307 文件編號：（95）量認（國）（Z0116）號字 檢測日期：2000，3，28 產(chǎn)品型號：DP340 DP310,合格 見附圖,47,油機的最佳配制 （一）-輸入電流諧波影響,100 kW,Silcon DP300E,諧波 3%,1.3倍,100 kVA,Legacy UPS,諧波 30%,2-4倍,油機的最佳配制 （二）-輸入電流諧波的影響,CH 1:UPS 輸入電壓 CH 2:UPS 輸入電流,油機輸出負載為純電阻性負載,功率因數(shù) 為0.99，輸出電流諧波成份3%,油機的最佳配制（三）-負載慢啟動,UPS ： Silcon 480KVA/480KW 油機

13、 ： 625KVA/500KW 慢啟動時間： 10秒，2HZ/S 負載： 500kW， 負載變化： 0100% 油機頻率變化： 0.25HZ,注意：輸入電流逐漸加，經(jīng) 過80-100ms后。才 達到穩(wěn)定值,油機的最佳配制（四）-負載突變過程波形,0-100 % 負載變化,100 %-0 負載變化,注意：輸入電流逐漸減小， 經(jīng)過80-100ms后。 才達到穩(wěn)定值,Io,Io,Ii,逆變器功率強度比較,D P 3 O O E,傳 統(tǒng) 雙 變 換,DP300E 系列 UPS 最多9臺并機運行 擴 容 冗 余 最大功率可達 480KW X 9 = 4.32 兆瓦,并 機 運 行 高可靠系統(tǒng), 同 頻

14、同 相 均 流 在滿載情況下，均流度 1%,并機冗余方式,UPS選配中需注意的事項,維修旁路 隔離變壓器 防雷設備,UPS旁路系統(tǒng),主機已內(nèi)置靜態(tài)旁路開關 外置維修旁路的作用： 故障時的系統(tǒng)應急供電 為UPS維修提供隔離 通過與主機的通訊，避免誤操作 維修旁路開關 實質是一組開關柜（大功率UPS系統(tǒng)中 ） 由開關和母排組成 可以由客戶在配電系統(tǒng)中實現(xiàn)其主要功能 但無法與UPS智能通訊,UPS維修旁路,單機型維修旁路 由3個開關組成，開關容因主機容量而異 包含UPS的輸入、輸出開關 需進行面積、承重校核 并機型維修旁路開關 N+1冗余型維修旁路 具有冗余能力，總輸出容量小于所有單機容量之和 增容

15、型維修旁路 系統(tǒng)的輸出容量為所有單機容量之和 維修旁路開關的選擇應一步到位，以滿足系統(tǒng)發(fā)展的需求 包含所有UPS的輸入、輸出開關 需進行面積、承重校核,隔離變壓器,隔離變壓器的作用 使供電系統(tǒng)與上一級隔離（相線、零線） 具有一定的浪涌吸收能力 無法實現(xiàn)對人員安全保護方面的功能 無法隔離高頻、差模干擾 在大功率UPS系統(tǒng)中隔離變壓器僅具有隔離功能 解決零地電壓問題 解決中性線隔離問題,隔離變壓器,使用隔離變壓器的其他原因 由于UPS結構不同，必須在輸出端加裝變壓器，將逆變器輸出進行升壓 采用全橋結構逆變器，必須使用變壓器作為輸出級 為了提高輸入功率因數(shù)、降低輸入諧波電流，在輸入級加裝12脈沖整流

16、，需要輸入隔離變壓器,大功率UPS系統(tǒng)的特點,UPS系統(tǒng)包含完整的輸入、輸出配電系統(tǒng) 在配置方式上存在冗余、增容、多級冗余結構 在配電前端要求配置浪涌抑制、防雷裝置 輸出端牽涉較多回路的供電分配、布線問題 具有復雜的軟件監(jiān)控需求、往往牽涉多個平臺，多種應用,單機系統(tǒng) 一般的可靠性,UPS的配置形式,UPS的配置形式,N+1冗余并機系統(tǒng) 較高的可靠性,UPS的配置形式,與柴油發(fā)電機配接的系統(tǒng) 較高的可靠性、性價比，滿足長后備時間的要求,后備時間一般在1小時以內(nèi) 主機充電能力為輸出功率的10%，后備時間不宜超過2小時，否則由于充電不足造成電池壽命縮短 采用多組電池并聯(lián)，要求每組電池均可獨立維修 地

17、面承重： 電池重量/容量比： 0.320.35Kg/AH 電池單位面積重量： 單層 400Kg700Kg/m2 多層時，倍增,電池的配置,電池的配置,并機系統(tǒng)中可以公用/分用 每組電池必須配置容量合適的電池直流斷路器 電池放置場地應具有一定的通風條件,IDC應用實際案例,客戶機房實際情況 3000平米機房 950個機架設備（2000VA/機架） 雙路市電供電、后備柴油發(fā)電機 30分鐘電池后備時間 UPS系統(tǒng)1+1冗余 所有機架采用雙回路供電,IDC應用實際案例分析,供配電方案 單母線分斷、多路自動/手動切換,IDC應用實際案例分析,UPS選擇 8臺Silcon DP3480E 組成兩組并機系統(tǒng)

18、，互為冗余備份,IDC應用實際案例分析,網(wǎng)絡管理方案 Silcon UPS配置Web/SNMP適配卡 機架內(nèi)的關鍵服務器上安裝PCNS軟件 每個機架安裝一個MasterSwitch，實現(xiàn)設備的遠程電源管理,如果用戶的UPS可以停機 環(huán)境及UPS檢測 檢查UPS工作狀態(tài)是否正常，UPS參數(shù)顯示值是否正常？ 檢查UPS接線端子和機柜溫度是否正常。 斷開UPS所有報警及與計算機的連線 檢查UPS的風扇工作是否正常。 如果客戶未安裝SBP旁路開關，與客戶協(xié)商是否可停機維護。 關閉UPS并斷開所有輸入電源。 確認UPS已處于完全關閉狀態(tài)并可開始檢查及維護。 等待約10分鐘，清潔UPS。 UPS檢測（不帶

19、電）： 檢測交、直流電容組是否有明顯的可目測的損壞或漏液。 檢測UPS的印刷電路板及各板件插頭是否正常？ 檢測UPS內(nèi)部所有的功率線路聯(lián)接？,維護流程,外接電池檢測 電池品牌_電池總數(shù)_ 目測電池柜，電池的聯(lián)線，電池的端子是否有損壞或被腐蝕？ 斷開電池與UPS的聯(lián)接，記錄下兩組電池組的電壓: Battery 1_;Battery 2_ 檢測電池聯(lián)接。 檢測電池的溫度。 檢測電池的阻抗（如果電池的后備時間不足）。 UPS帶電檢測 為UPS送上交流電， 在UPS正常運行時檢測輸入，輸出，電池電壓。 在UPS正常運行時檢測輸入，輸出，電池電流。 在UPS電池運行時檢測輸入，輸出，電池電壓。 在UPS旁路運行時檢測輸入，輸出，電池電壓。 校準電池電壓（兩組）。 校準輸出電壓（三相）。,維護流程(如果用戶的UPS允許停機),放電測試 從電池的配置預測后備時間。 執(zhí)行電池放電測試：電池運行時間_ 負載_ 記錄下電池放電后電壓。 最終測試 切換UPS返回正常運行，并重新接上所有的信號線。 檢測UPS的所有參數(shù)是否符合此臺UPS的配置和客戶的要求。 將UPS的負