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文档简介
1、在线UPS配备电池的计算方法 计算原理 查阅UPS的技术说明书,确定电池电压(额定电压) 计算所需的电池容量(安时数)a. 基本公式:负载的有功功率支持时间 = 电池放出容量电池电压UPS逆变效率其中:负载的有功功率 = 负载总功率负载的功率因数UPS逆变效率0.9电池放出容量=电池标称容量电池放电效率电池放电效率与放电电流或放电时间有关,可参照下表确定:放电电流 2C 1C 0.6C .4C .2C 0.1C 0.05C放电时间 12min 30min 1h 2h 4h 9h 20h放电效率 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1b. 计算公式:负载的有功功率支持时间 =电池放出
2、容量电池电压UPS逆变效率c. 计算举例:例:负载总功率3000VA,负载功率因数0.7,UPS电池电压96V,要求支持时间1小时,求应选用的电池容量。计算:3000(VA)0.71(h) =电池放出容量960.9得出:电池放出容量= 24.3(Ah)电池标称容量 = 24.3/0.6 = 40.5(Ah)结果:可选用38Ah 的电池(12V/38Ah 电池8块)计算实例题目:2KVA 要求1小时,配电池?AH?块l 该UPS要求直流输入电压96V(固定的),因为1块电池的标准电压是12V。所以配8块 l 配电池大小的计算方法公式。设需要?安时的电池。2000VA*1(小时)*0.7=? (a
3、h) *12(v) * 8* 0.9 解得 ?=16电池标称容量 = 16/0.6 = 26(Ah)所以配24AH电池8块注:有效W = VA功率因数 功率因数f=0.60.8实际所有负载的总和Pi=可得到实际负载容量Pf在线式UPS的电源效率一般能够达到90以上2、 问题:10KVA要求1小时,配电池?AH?块l 该UPS要求直流输入电压576V(实际上是分2组,各为288V接入,详见后面),因为1块电池的标准电压是12V。所以一组配576/12=48块l 配电池大小的计算方法公式。设需要?安时的电池10000VA*1小(时)*0.7=? (ah) *12(v) * 48*0.9 解得?=1
4、3.5电池标称容量=13.5/0.6 = 23(Ah)所以配24AH电池48块UPS蓄电池容量的计算方法及举例UPS蓄电池容量的计算方法及举例1.蓄电池容量的计算方法 蓄电池的容量必须是以所定的电压、所定的时间可向负载提供的容量。 以下就容量计算方法进行说明: 1、 计算容量的必要条件 A、 放电电流 有必要明确放电过程中负载电流的增减变化和其随时间变化情况。 B、 放电时间 可预期的负载的最大时间。 C、 最低蓄电池温度 预先推定蓄电池放置场所的温度条件,决定蓄电池温度最低值。一般设置在室内时为50C,设置在特别寒冷地区室内时为-50C。用空调保证室内温度时按实际温度作为最低温度。 D、 允
5、许的最低电压 单格允许的最低电压(V/单格)=(负载所允许的最低电压+导线的电压损失)/串联格数 2、 容量的计算公式 C= 1*K1I1+K2(I2-I1)、KN(IN-IN-1)/L C:250C的额定放电率换算容量(AH)、UXL电池是10HR容量。 L:对因维护系数、使用年数、使用条件的变化而引起的容量变化而使用的修正值。一般L值采用0.8。 K:由放电时间T、电池的最低使用温度、允许的最低电压而决定的容量换算时间。 I: 放电电流 下标1、2、N:按放电电流变化顺序依次加给T、K、I 3、 容量的计算举例 A、 放电电流 140A(一定) B、 放电时间 30分 C、 最低蓄电池温度
6、 -550C D、 允许的最低电压 1.6V/单格 按上述条件,得出K=1.1 C= 1 X1.1X140=192(AH/10HR)/0.8 所以,可使用UXL220-2。 注:上述例子是针对放电电流一定的简单的负载类型电池容量的计算。其他负载类型的计算请参考日本蓄电池工业标准SBA6001。2.关于UPS容量的计算举例 计算机设备应该加装不间断电源保护,其有两个主要作用:一是在市电中断时重要用电设备有干净纯洁的电源使用;二是在市电没有中断时,但是电源有杂波干扰,电压忽高忽低,频率变化频繁而影响计算机正常运行,如果经过UPS,其有稳压稳频的作用,电源干净可靠。UPS的配置先要考虑哪些重要用电设
7、备要做电源保护,从而计算出其负载;如PC机一般其容量为250W,计算机常用的服务器为700W,如果以PC机作为服务器一般以300W计算,HUB交换机为100W,(注意:计算容量时只能以最大负荷计算)例如:一个计算机机房有4台PC机,一台服务器,一个网络交换机需要进行2小时电源保护,计算如下:1)总负载计算 4台PC机 250W X 4 = 1000W1台服务器 700W X 1 = 700W1台网络交换机 100W X 1 =100W 以上合计:1800W2)UPS容量计算在线式UPS一般功率因数为0.8,1800W0.8=2250VA,考虑UPS容量的冗余,一般以20%到30%(因为UPS的
8、最佳工作状态就是负载70%到80%);所以设计推荐UPS容量应该为2250VA X 1.3 = 2925VA,从而可以得出选用3000VA的UPS3)品牌的选择在线式UPS当今市场上比较常用的知名品牌有美国山特,因为APC不是纯在线式UPS,所以我们推荐使用美国山特3000VA的UPS,型号为STK C3KS4)电池容量的计算美国山特3000VA型号为STK C3KS的UPS的功率因数为0.8(查资料可以得出),所以3000VA实际功率为3000VA X 0.8 = 2400W;美国山特3000VA型号为STK C3KS的UPS的电池直流电压为96V(查资料可以得出),根据W = U X I,
9、所以I = W U =2400 96 = 25A,计算得出电流为25A,延时1小时得用25AH的电池,现在需要延时2小时,即需要50AH的电池。现在市场上常用的知名电池有沈阳松下,其常用的容量有24AH-12V;38AH-12V;65AH-12V;100AH-12V;根据以上计算可以选用65AH-12V的沈阳松下蓄电池一组就可以延时2小时。因为UPS常用电池电压为12V,而C3KS UPS的电池电压为96V,所以应该需要8节(96V 12V =8)。从而可以计算得出选用美国山特3000VA的UPS,配置8节65AH-12V的沈阳松下蓄电池,加一个电池柜,可以让受保护的设备延时2小时电源保护。在
10、线UPS配备电池的计算方法在线UPS配备电池的计算方法计算原理查阅UPS的技术说明书,确定电池电压(额定电压)计算所需的电池容量(安时数)a.基本公式:负载的有功功率支持时间=电池放出容量电池电压UPS逆变效率其中:负载的有功功率=负载总功率负载的功率因数UPS逆变效率0.9电池放出容量=电池标称容量电池放电效率电池放电效率与放电电流或放电时间有关,可参照下表确定:放电电流2C1C0.6C.4C.2C0.1C0.05C放电时间12min30min1h2h4h9h20h放电效率0.40.50.60.70.80.91b.计算公式:负载的有功功率支持时间=电池放出容量电池电压UPS逆变效率c.计算举
11、例:例:负载总功率3000VA,负载功率因数0.7,UPS电池电压96V,要求支持时间1小时,求应选用的电池容量。计算:3000(VA)0.71(h)=电池放出容量960.9得出:电池放出容量=24.3(Ah)、池标称容量=24.3/0.6=40.5(Ah)结果:可选用38Ah的电池(12V/38Ah电池8块)计算实例题目:2KVA要求1小时,配电池?AH?块l该UPS要求直流输入电压96V(固定的),因为1块电池的标准电压是12V。所以配8块l配电池大小的计算方法公式。设需要?安时的电池。2000VA*1(小时)*0.7=?(ah)*12(v)*8*0.9解得?=26电池标称容量=16/0.
12、6=26(Ah)所以配24AH电池8块注:有效W=VA功率因数功率因数f=0.60.8实际所有负载的总和Pi=可得到实际负载容量Pf在线式UPS的电源效率一般能够达到90以上2、问题:10KVA要求1小时,配电池?AH?块l该UPS要求直流输入电压576V(实际上是分2组,各为288V接入,详见后面),因为1块电池的标准电压是12V。所以一组配576/12=48块l配电池大小的计算方法公式。设需要?安时的电池10000VA*1小(时)*0.7=?(ah)*12(v)*48*0.9解得?=13.5电池标称容量=13.5/0.6=23(Ah)所以配24AH电池48块 应用技巧 UPS UPS的额定
13、容量是指UPS的最大输出功率(电压V和电流A的乘积)。通常市场上所售的UPS电源,容量较小的以“W”(瓦特)为单位来标识;超过1千瓦时,用“VA”(伏安)标识,“W”与“VA”值是有区别的。这就要求我们必须区别具体情况来选择UPS。一般来讲,1千瓦以内的小容量UPS一般都用“W”表示容量,容量在1KVA500KVA的 UPS 都用VA而不是W来表示容量。事实上,“W”总是小于等于“VA”。它们之间的换算关系可用如下公式计算出来: W = VA功率因数。功率因数在01之间,它表示了负载电流做的有用功(W)的百分比。只有电热器或电灯泡等的功率因数为1。对于其他设备来说,有一部分负载没有作功。这部分
14、电流是谐波或电抗电流,它是负载特性引起的。由于有这部分电流,所以“ VA”值比“W”值大,在功率因数为1时,“W”和“VA”值相同。那么在我们为计算机等设备选配UPS电源时,怎样选择合适的UPS容量?若选择不当,通常会出现以下两种情况,一是容量过小,即所谓小马拉大车,很可能会造成设备的损坏;另一种情况是容量过大,造成资金的浪费。因此,正确地选择UPS的容量对网络管理人员来说是一件重要的事情。一般来讲,UPS在容量选择应考虑以下因素:实际负载情况:P=Pi/f即实际所有负载的总和Pi,再除以功率因数f,f=0.60.8,即可得到实际负载容量P。电池供电时间计算电池供电时间主要受负载大小、电池容量
15、、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。电池放电电流可以按以下经验公式计算:放电电流=UPS容量(VA)功率因数/电池放电平均电压效率如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可。从以上的公式780/0.6=1300W=1.3KVA,山特C3KS是3KVA容量的应该能维持2小时电力,如果还怕不够的话可以选容量5KVA的,当然价格要比3KVA的贵一些。以上信息供你参考.给你提供一个简单的计算方法:1.你要计算的话要把实际负载W转换为VA.服务器等设备一般功率因素是0.8(如果是8000W的话
16、就是8000/0.8=10000VA)。2.电池包的选型,现在主流电池都是12V的不同的是AH数,也是就安时数,一般UPS的电池要求都是12的倍数.说到这不知道你理解了没有,打个比方如果电池包是24V是话那就要用两组12V的并联(道理你应该清楚吧?)另外AH数是电池上标的,有很多种。3.然后我们就算每组电池的电池数,一个很简单的算法,但是并不是非常精确( 电池包电压数*AH*电池个数=负载功率*延时时间 )根据这个你算出电池个数来就可以了。在线式UPS 在线式UPS:这种UPS一直使其逆变器处于工作状态,它首先通过电路将外部交流电转变为直流电,再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交
17、流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰;在停电时则使用备用直流电源(蓄电池组)给逆变器供电。由于逆变器一直在工作,因此不存在切换时间问题,适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS不同于后备式的一大优点是供电持续长,一般为几个小时,也有大到十几个小时的,它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作,显然,由于其功能的特殊,价格也明显要贵一大截。这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业,因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。旋转式UPS由整流器、电池、直流电动机、柴(汽)油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下,电
18、动机带动飞轮和发电机给负载供电;当断电后,由于飞轮的惯性作用,会继续带动发电机的转子旋转,从而使发电机能持续给负载提供电源(电能-动能-电能),起到缓冲的作用,同时启动柴(汽)油机。当油机转速与发电机转速相同 时,油机离全器与发电机相连,完成从市电到油机的转换。这是UPS的较早形式,尽管其维护简单,也比较稳定,但系统庞大,操作不便,而且效率低,噪声大,电力品质不高,技术条件的限制迫使人们不得不采用这种最简单的解决方案。 随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用,旋转式UPS已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展,另一种形式的UPS-静态变换式UPS便应运而生了,这是我们目前最常
19、见到的UPS类型。 从技术上讲,静态式UPS分为三类:离线式(OFF LINE)、在线式(ON LINE)和在线互动式(ON LINE INTERACTIVE)。一般来说,这种UPS主要有两种工作状态,分别工作于不同的市电环境下。当市电正常时,(指UPS可以接受、认可的电压幅值、频率和波形比负载接受的范围要大),由市电通过UPS给负载供电。UPS对市电进行滤波、稳压和稳频调整后,提供给负载更加稳定和洁净的电源。同时,UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。当UPS侦测到市电异常时,切换到电池供电,通过逆变器(INVERTER)把化学能转变为交流电能,供给负载,以保证对负载的不间断电力供
20、应。这种UPS还有一种旁路(BYPASS)工作状态,它在刚开机或机器故障时,可以把输入经高频滤波后直接输出,保障对负载的供电。 1、在线式和后备式 从工作原理上分UPS可分为后备式(OFF LINE )和在线式(ON LINE )两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。 从原理上看,在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于,后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压,逆变器不工作,处于等待状态,当市电异常时,后备式UPS会迅速切换到逆变状态,将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电,因此后备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间,一般小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作状态
21、,因此在市电异常转电池放电时没有中断时间,即0中断。 2、在线互动式 UPS除了以上两种类型外,还有一种称为在线互动式(Line-Interactive),如的Inter系列。所谓在线互动式UPS,是指在输入市电正常时,UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电,在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作,将电池组电压转换为交流电输出,因此在线互动式UPS也有转换时间。 同后备式UPS相比,在线互动UPS的保护功能较强,逆变器输出电压波形较好,一般为正弦波,而其最大的优点是具有较强的软件功能,如Inter系列UPS随机带有监控软件,可以方便的上网进行UPS的远程控制和智能化管理。 3、标准型和长效型 除了
22、以上三类,根据后备时间,UPS还可分为标准机和长效机。标准机用内置电池,后备供电时间较短,一般在5-15分钟。长效机则可根据用户需要,增大电池容量配置,延长后备时间。但这要求更大的充电器来满足电池充电电流和充电时间性的需要,因此厂商在设计时会放大充电器容量或加装并联的充电器。从备用时间来分,UPS可分为长效型和标准型两种。一般来说,标准机机内带有电池组,在停电后可维持较短时间的供电(一般不超过25分钟);长效机机内不带电池,但增加了充电器,用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间。从其发展历史来说,UPS经历了两个阶段:旋转式UPS和静态变换式UPS。 旋转式UPS由整流器、电池、直流电
23、动机、柴(汽)油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下,电动机带动飞轮和发电机给负载供电;当断电后,由于飞轮的惯性作用,会继续带动发电机的转子旋转,从而使发电机能持续给负载提供电源(电能-动能-电能),起到缓冲的作用,同时启动柴(汽)油机。当油机转速与发电机转速相同时,油机离全器与发电机相连,完成从市电到油机的转换。这是UPS的较早形式,尽管其维护简单,也比较稳定,但系统庞大,操作不便,而且效率低,噪声大,电力品质不高,技术条件的限制迫使人们不得不采用这种最简单的解决方案。 随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用,旋转式UPS已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展,另一种形式
24、的UPS-静态变换式UPS便应运而生了,这是我们目前最常见到的UPS类型。 从技术上讲,静态式UPS分为三类:离线式(OFF LINE)、在线式(ON LINE)和在线互动式(ON LINE INTERACTIVE)。一般来说,这种UPS主要有两种工作状态,分别工作于不同的市电环境下。当市电正常时,(指UPS可以接受、认可的电压幅值、频率和波形比负载接受的范围要大),由市电通过UPS给负载供电。UPS对市电进行滤波、稳压和稳频调整后,提供给负载更加稳定和洁净的电源。同时,UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。当UPS侦测到市电异常时,切换到电池供电,通过逆变器(INVERTER)把化
25、学能转变为交流电能,供给负载,以保证对负载的不间断电力供应。这种UPS还有一种旁路(BYPASS)工作状态,它在刚开机或机器故障时,可以把输入经高频滤波后直接输出,保障对负载的供电。 1、在线式和后备式 从工作原理上分UPS可分为后备式(OFF LINE )和在线式(ON LINE )两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。 从原理上看,在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于,后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压,逆变器不工作,处于等待状态,当市电异常时,后备式UPS会迅速切换到逆变状态,将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电,因此后备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间,一般
26、小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作状态,因此在市电异常转电池放电时没有中断时间,即0中断。2、在线互动式 UPS除了以上两种类型外,还有一种称为在线互动式(Line-Interactive),如的Inter系列。所谓在线互动式UPS,是指在输入市电正常时,UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电,在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作,将电池组电压转换为交流电输出,因此在线互动式UPS也有转换时间。 同后备式UPS相比,在线互动UPS的保护功能较强,逆变器输出电压波形较好,一般为正弦波,而其最大的优点是具有较强的软件功能,如Inter系列UPS随机带有监控软件,可以方便的上网进行U
27、PS的远程控制和智能化管理。 3、标准型和长效型 除了以上三类,根据后备时间,UPS还可分为标准机和长效机。标准机用内置电池,后备供电时间较短,一般在5-15分钟。长效机则可根据用户需要,增大电池容量配置,延长后备时间。但这要求更大的充电器来满足电池充电电流和充电时间性的需要,因此厂商在设计时会放大充电器容量或加装并联的充电器。从备用时间来分,UPS可分为长效型和标准型两种。一般来说,标准机机内带有电池组,在停电后可维持较短时间的供电(一般不超过25分钟);长效机机内不带电池,但增加了充电器,用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间。从其发展历史来说,UPS经历了两个阶段:旋转式UPS和
28、静态变换式UPS。 旋转式UPS由整流器、电池、直流电动机、柴(汽)油机、飞轮和发电机组成。在市电供电情况下,电动机带动飞轮和发电机给负载供电;当断电后,由于飞轮的惯性作用,会继续带动发电机的转子旋转,从而使发电机能持续给负载提供电源(电能-动能-电能),起到缓冲的作用,同时启动柴(汽)油机。当油机转速与发电机转速相同时,油机离全器与发电机相连,完成从市电到油机的转换。这是UPS的较早形式,尽管其维护简单,也比较稳定,但系统庞大,操作不便,而且效率低,噪声大,电力品质不高,技术条件的限制迫使人们不得不采用这种最简单的解决方案。 随着电脑网络、医疗器械和精密仪器的不断涌现和大量应用,旋转式UPS
29、已难以满足要求。因此随着电力电子技术的发展,另一种形式的UPS-静态变换式UPS便应运而生了,这是我们目前最常见到的UPS类型。 从技术上讲,静态式UPS分为三类:离线式(OFF LINE)、在线式(ON LINE)和在线互动式(ON LINE INTERACTIVE)。一般来说,这种UPS主要有两种工作状态,分别工作于不同的市电环境下。当市电正常时,(指UPS可以接受、认可的电压幅值、频率和波形比负载接受的范围要大),由市电通过UPS给负载供电。UPS对市电进行滤波、稳压和稳频调整后,提供给负载更加稳定和洁净的电源。同时,UPS通过充电器把电能转变为化学能储存在电池中。当UPS侦测到市电异常
30、时,切换到电池供电,通过逆变器(INVERTER)把化学能转变为交流电能,供给负载,以保证对负载的不间断电力供应。这种UPS还有一种旁路(BYPASS)工作状态,它在刚开机或机器故障时,可以把输入经高频滤波后直接输出,保障对负载的供电。1、在线式和后备式 从工作原理上分UPS可分为后备式(OFF LINE)和在线式(ON LINE )两种。从备用时间上则可分为标准型和长效型两种。 从原理上看,在线式UPS同后备式UPS的主要区别在于,后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压,逆变器不工作,处于等待状态,当市电异常时,后备式UPS会迅速切换到逆变状态,将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电,因此后
31、备式UPS在由市电转逆工作时会有一段转换时间,一般小于10ms,而在线式UPS开机后逆变器始终处于工作状态,因此在市电异常转电池放电时没有中断时间,即0中断。2、在线互动式 UPS除了以上两种类型外,还有一种称为在线互动式(Line-Interactive),如的Inter系列。所谓在线互动式UPS,是指在输入市电正常时,UPS的逆变器处于反向工作给电池组充电,在市电异常时逆变器立刻投入逆变工作,将电池组电压转换为交流电输出,因此在线互动式UPS也有转换时间。 同后备式UPS相比,在线互动UPS的保护功能较强,逆变器输出电压波形较好,一般为正弦波,而其最大的优点是具有较强的软件功能,如Inte
32、r系列UPS随机带有监控软件,可以方便的上网进行UPS的远程控制和智能化管理。3、标准型和长效型 除了以上三类,根据后备时间,UPS还可分为标准机和长效机。标准机用内置电池,后备供电时间较短,一般在5-15分钟。长效机则可根据用户需要,增大电池容量配置,延长后备时间。但这要求更大的充电器来满足电池充电电流和充电时间性的需要,因此厂商在设计时会放大充电器容量或加装并联的充电器。从备用时间来分,UPS可分为长效型和标准型两种。一般来说,标准机机内带有电池组,在停电后可维持较短时间的供电(一般不超过25分钟);长效机机内不带电池,但增加了充电器,用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间。UPS
33、电源UPS的中文意思为“不间断电源”,是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写,它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘,使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中,主要起到两个作用:一是应急使用,防止突然断电而影响正常工作,给计算机造成损害;二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”,改善电源质量,为计算机系统提供高质量的电源。从基本应用原理上讲,UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件,稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。1)整流
34、器:整流器是一个整流装置,简单的说就是将交流(AC)转化为直流(DC)的装置。它有两个主要功能:第一,将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;第二,给蓄电池提供充电电压。因此,它同时又起到一个充电器的作用;2)蓄电池:蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置,它由若干个电池串联而成,其容量大小决定了其维持放电(供电)的时间。其主要功能是:当市电正常时,将电能转换成化学能储存在电池内部。当市电故障时,将化学能转换成电能提供给逆变器或负载;3)逆变器:通俗的讲,逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成;4)静态开关:静态开
35、关又称静止开关,它是一种无触点开关,是用两个可控硅(SCR)反向并联组成的一种交流开关,其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统,其作用是实现从一路到另一路的自动切换;并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。 目前,主流的UPS厂商有APC、山特等,都提供各种级别的UPS满足不同用户群的需要。一 类型(一)UPS电源按其工作原理可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。1,后备式UPS:平时处于蓄电池充电状态,在停电时逆变器紧急切换到工作状态,将电池提供的直流电转变为稳定的交流电输出,因此后备式UPS也被称为离线式UPS。后备式UPS电源
36、的优点是:运行效率高、噪音低、价格相对便宜,主要适用于市电波动不大,对供电质量要求不高的场合,比较适合家庭使用。然而这种UPS存在一个切换时间问题,因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。不过实际上这个切换时间很短,一般介于2至10毫秒,而计算机本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右,所以个人计算机系统一般不会因为这个切换时间而出现问题。后备式UPS一般只能持续供电几分钟到几十分钟,主要是让您有时间备份数据,并尽快结束手头工作,其价格也较低。对不是太关键的电脑应用,比如个人家庭用户,就可配小功率的后备式UPS。2在线式UPS:这种UPS一直使其逆变器处于工作状态,它首先通过电路将
37、外部交流电转变为直流电,再通过高质量的逆变器将直流电转换为高质量的正弦波交流电输出给计算机。在线式UPS在供电状况下的主要功能是稳压及防止电波干扰;在停电时则使用备用直流电源(蓄电池组)给逆变器供电。由于逆变器一直在工作,因此不存在切换时间问题,适用于对电源有严格要求的场合。在线式UPS不同于后备式的一大优点是供电持续长,一般为几个小时,也有大到十几个小时的,它的主要功能是可以让您在停电的情况可像平常一样工作,显然,由于其功能的特殊,价格也明显要贵一大截。这种在线式UPS比较适用于计算机、交通、银行、证券、通信、医疗、工业控制等行业,因为这些领域的电脑一般不允许出现停电现象。3在线互动式UPS
38、:这是一种智能化的UPS,所谓在线互动式UPS,是指在输入市电正常时,UPS的逆变器处于反向工作(即整流工作状态),给电池组充电;在市电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态,将电池组电能转换为交流电输出,因此在线互动式UPS也有转换时间。同后备式UPS相比,在线互动式UPS的保护功能较强,逆变器输出电压波形较好,一般为正弦波,而其最大的优点是具有较强的软件功能,可以方便地上网,进行UPS的远程控制和智能化管理。可自动侦测外部输入电压是否处于正常范围之内,如有偏差可由稳压电路升压或降压,提供比较稳定的正弦波输出电压。而且它与计算机之间可以通过数据接口(如RS-232串口)进行数据通讯,通过监控软件,
39、用户可直接从电脑屏幕上监控电源及UPS状况,简化、方便管理工作,并可提高计算机系统的可靠性。这种UPS集中了后备式UPS效率高和在线式UPS供电质量高的优点,但其稳频特性能不是十分理想,不适合做常延时的UPS电源。表一(二)UPS从结构上一般分为直流UPS(DC-UPS)和交流UPS(AC-UPS)两大类。1 直流UPS直流不间断电源由两个基本单元组成。分别是整流器、蓄电池。其原理结构方框图如下: 其工作过程是:当市电正常时,电流通过整流器向负载供电,同时整流器给蓄电池充电。电流路径是1路市电整流器负载,2路路市电整流器蓄电池。当市电故障或整流器故障时,通过控制电路自动切换使蓄电池为负载供电,
40、电流流向为蓄电池负载。2交流UPS电源由三个基本单元组成。分别是整流器、蓄电池和逆变器。其原理结构方框图如下: 其工作过程是:当市电正常时,电流通过整流器、逆变器向负载供电,同时整流器给蓄电池充电。电流路径是1路:市电整流器逆变器负载,2路:市电整流器蓄电池。当市电故障或整流器故障时,通过控制电路自动切换使电池为负载供电,电流流向为蓄电池逆变器负载。(三)从备用时间分,UPS分为标准型和长效型两种。一般来说,标准型机内带有电池组,在停电后可以维持较短时间的供电(一般不超过25分钟);长效型机内不带电池,但增加了充电器,用户可以根据自身需要配接多组电池以延长供电时间,厂商在设计时会加大充电器容量
41、或加装并联的充电器。 此外,UPS的分类还有其他一些简单的分类,比如从组成原理分为旋转型UPS和静止型UPS;从应用领域分为商业用UPS和工业用UPS;从输出电压的相数分为单相UPS和三相UPS;从容量分为大容量UPS(大于100KVA)、中容量UPS(10-100 KVA)和小容量UPS(小于10 KVA)。二 UPS的容量UPS的额定容量是指UPS的最大输出功率(电压V和电流A的乘积)。 通常市场上所售的UPS电源,容量较小的以“W”(瓦特)为单位来标识;超过1千瓦时,用“VA”(伏安)标识,“W”与“VA”值是有区别的。这就要求我们必须区别具体情况来选择UPS。一般来讲,1千瓦以内的小容
42、量UPS一般都用“W”表示容量,容量在1KVA500KVA的 UPS 都用VA而不是W来表示容量。 事实上,“W”总是小于等于“VA”。它们之间的换算关系可用如下公式计算出来: W = VA功率因数。功率因数在01之间,它表示了负载电流做的有用功(W)的百分比。只有电热器或电灯泡等的功率因数为1。对于其他设备来说,有一部分负载没有作功。这部分电流是谐波或电抗电流,它是负载特性引起的。由于有这部分电流,所以“ VA”值比“W”值大,在功率因数为1时,“W”和“VA”值相同。 那么在我们为计算机等设备选配UPS电源时,怎样选择合适的UPS容量?若选择不当,通常会出现以下两种情况,一是容量过小,即所
43、谓小马拉大车,很可能会造成设备的损坏;另一种情况是容量过大,造成资金的浪费。因此,正确地选择UPS的容量对网络管理人员来说是一件重要的事情。 一般来讲,UPS在容量选择应考虑以下因素: 1、实际负载情况:P=Pi/f 即实际所有负载的总和Pi,再除以功率因数f,f=0.60.8,即可得到实际负载容量P。 2、预留扩容: 考虑到业务发展的可能,在不大量追加投资情况下,增加UPS输出容量,这可通过两种途径实现: A:选择可以实现现场扩容的UPS产品,如现在市面上销售的模块化UPS产品。 B:提前购买大容量UPS,但需提前投入大量的资金。四 UPS 输出电压UPS输出电压是指市电经过UPS整形、滤波
44、、稳压等一系列措施后输出的供电脑等负载设备使用的电压。这种电压一般都比市电电压干净,没有杂质讯号。通常UPS的输出交流电压应该稳定在220V,不能有过多偏差。五 输出电压频率一般电网标准频率是50Hz(赫兹)或者60Hz(赫兹),UPS允许市电频率有一定的变化范围,在这个范围内,UPS同步跟踪市电频率,超出则以本机频率输出。这个实际输出的频率就是输出电压频率。六 UPS的输入电压范围UPS的输入电压范围,即UPS允许市电电压的变化范围,也就是保证UPS不转入电池逆变供电的市电电压范围。范围越大说明UPS适应性越好。一般UPS的输入电压范围应该在160V270V之间或者更宽。在正常的输入电压范围
45、内,逆变器(负载)电流由市电提供,而不是电池提供。输入电压范围越宽,UPS电池放电的可能性越小,故电池的寿命就相对延长。因为当地的电压波动情况直接影响UPS的运行,特别是有些地区电网比较恶劣,白天和晚上的电压相差很大。如果UPS 要24小时工作,在如此大的变化范围里,UPS能否工作至关重要。如不能工作,只有转电池,这样一则电池并没有用于真正的断电,二则频繁转电池会影响电池的寿命。如果该UPS的转电池装置为继电器,则对继电器的损坏特别严重,大大增加了UPS的故障率。 当UPS电源以市电供电方式工作过程中,如果输入交流电源的电压高于输入电压上限和低于输入电压下限时,UPS将断开输入交流电源,而切换
46、到电池供电方式。开机输入电压范围和输入电压范围,反映了UPS电源对电网电压变化的适应能力,开机输入电压范围和输入电压范围越宽表示机器对电网电压的波动变化适应能力越强。七 UPS输入电压频率UPS输入电压频率,即UPS能自动跟踪市电、保持同步的频率范围。一般电网标准频率是50Hz(赫兹)或者是60Hz(赫兹),UPS允许市电频率有一定的变化范围,亦即输入电压频率范围,这个数值可波动范围通常在正负百分之二左右,在这个范围内,UPS同步跟踪市电频率,超出则以本机频率输入。科华: 广电系统中心机房UPS解决方案2007-12-18 14:16:59.0 推荐:0收藏:0评论:0 来源:计算机世界报 U
47、PS 方案 广电 科华 UP 在经历了数字化、网络化的建设后,广电系统的中心机房目前已经拥有了数据传输、光纤传输、照明、卫星接收等先进的基础业务信息系统,并在此基础上形成了覆盖全国各省、市(区)县甚至全球的、先进的广播、电视传播网络,收视用户达到千万或亿万户。对于规模庞大、覆盖面广泛的广电系统机房而言,保持供电系统的不间断供电非常重要,供电系统必须能够保证全天候、永不间断、毫无差错地支持广播电视节目的制作、播出,这直接关系到电台、电视台的信誉、形象、收视率及运营状况。需求分析实际上,对于广电系统的中心机房而言,不间断供电只是其选择UPS时的一个最基本要求,为了保障中心大楼所有部门和关键业务系统
48、能够724小时持续运行,UPS解决方案还应该是一个高可靠性、性能齐全、高度智能化,同时不对其他设备形成干扰的小型供电中心。比如,鉴于影像、声音传播等独特的行业特点,广电领域除必须保障所传输节目的画面、声音足够清晰、流畅外,还必须最大限度地减少对信号的干扰因素。一般来说,UPS在提供不间断电源的同时,也会产生程度不同的电磁干扰波,从而对数字信号传输造成不同程度的负面影响,这显然是广电中心机房所不允许的。因此,在选择UPS解决方案的时候,电磁兼容特性也是一个关键性的指标参数,具体的电网污染限制等级必须大于0.97的绿色标准。具体来说,广电系统对UPS电源解决方案有如下要求:1. 配置和操作灵活,支
49、持多种媒体(文字、语音、图像、视频)应用。2. 界面友好,表现力强,使用和维护方便、简单,在保证系统性能和功能的前提下,使系统投资最省。3. 满足国家对政府机关和对新闻媒体的安全可靠性要求。4. 系统必须是可管理的,管理手段丰富。5.系统必须满足后续信息化按需扩容的要求。UPS方案设计考虑到广电系统的高可靠要求,以及要适应不同的网络连接方式,要求UPS的兼容性要好,可适用于多种通信系统与操作系统,此外,具有能够通过服务器和网络设备安全关机等功能也是必不可少的。科华公司推荐使用FR-UK工频机UPS,该UPS是针对大型数据中心和关键设备设计的区域保护与可扩展的有效解决方案,具有高效节能、兼容性高、投资和运行成本低等特点。FR-UK UPS采用DSP数字化控制技术,模块化结构可以进行最优的组合配置。它采用工业级元器件,具有超强的带载能力,确保供电系统运行的高度可靠; 单个模块功率范围20kVA400kVA,零切换时间,实现了真正的在线式双变换模式,有效消除电力陷落、掉电、尖峰、浪涌、脉冲等各种电力问题; 具有超强的并联能力,可根据业务发展状况任意在线升级或扩容; 具有智能故障诊断
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