简介UPS基础知识ppt课件

1、mgeupsUPS电源的电源的基础知识基础知识梅兰日兰电子中国UPS简介简介wUPS的基础知识的基础知识wUPS的定义的定义wUPS的主要作用的主要作用wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w UPS的基本组成的基本组成wUPS的基本运行原理单机的基本运行原理单机/并机）并机）w正常运行方式正常运行方式w电池后备运行方式电池后备运行方式w旁路运行方式旁路运行方式w维修运行方式维修运行方式 w梅兰日兰梅兰日兰UPS发展史发展史wUPS的基本技术指标的基本技术指标目录page 2UPS的基础知识的基础知识wUPS的定义的定义wUPS是英文是英文Uninterruptable Power Supp

2、ly的缩写，中文译为的缩写，中文译为“不间断电源不间断电源”； w它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；w从严格意义上讲，从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会，这才是机会，这才是UPS的主要设计思想；的主要设计思想；wUPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上page 3UPS输出第二路供电三类供电一类供电

3、第一路供电wUPS的定义的定义wUPS是电力电子技术的产品：是电力电子技术的产品：w 以电力为对象，以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子以电力为对象，以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子技术。它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转技术。它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转换。换。w从从1956年第一只可控硅年第一只可控硅SCR诞生之日起，即进入了电力电子诞生之日起，即进入了电力电子技术的时代。技术的时代。70年代末期由微电子技术与电力晶体管年代末期由微电子技术与电力晶体管GTR技技术相结合，进入了现代电力电子技术的时代。术相结合，进入了现代电力电子技术

4、的时代。w现代电力电子技术应用于所有的电气工程领域，例如：发电厂的现代电力电子技术应用于所有的电气工程领域，例如：发电厂的储能设备、直流输电设备、动态无功补偿、电力机车牵引、变频调储能设备、直流输电设备、动态无功补偿、电力机车牵引、变频调速电机、不间断电源、开关电源、中高频感应电炉、电视、办公自速电机、不间断电源、开关电源、中高频感应电炉、电视、办公自动化、通讯、汽车自动化、家用电器等等动化、通讯、汽车自动化、家用电器等等 。page 4UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用为什么要使用为什么要使用 UPS？w随着电子技术的飞速发展，各种各样的用电器越来越多，而这其中的随着电子

5、技术的飞速发展，各种各样的用电器越来越多，而这其中的绝大部分都是非线性负载绝大部分都是非线性负载(Non-Linear Load)：w从电网提取电流的波形与电压波形不一致的负载；从电网提取电流的波形与电压波形不一致的负载；w阻抗随加在其两端的电压而变化的负载；阻抗随加在其两端的电压而变化的负载；w产生谐波电流的负载又称为畸变负载产生谐波电流的负载又称为畸变负载(Deforming Loads)或污染负载或污染负载(Polluting Load);w一方面，这些非线性负载给电网带来了大量的谐波以及其它的干扰，一方面，这些非线性负载给电网带来了大量的谐波以及其它的干扰，使供电的质量越来越坏使供电的

6、质量越来越坏;w另一方面，一些重要的用电部门，如机场、医院、银行等和一些重要另一方面，一些重要的用电部门，如机场、医院、银行等和一些重要的用电设备：如计算机、通讯设备等，对供电质量的要求越来越高的用电设备：如计算机、通讯设备等，对供电质量的要求越来越高:不不仅要求不停电，还要求电压、频率稳定，还要求波形准确完好。简而仅要求不停电，还要求电压、频率稳定，还要求波形准确完好。简而言之，需要有一个干净或净化的电源；言之，需要有一个干净或净化的电源；w这就使得负荷这就使得负荷(用电器用电器)与电网供电质量之间的矛盾日趋加深，必须解与电网供电质量之间的矛盾日趋加深，必须解决。决。 w在诸多的解决电源的方

7、案中，在诸多的解决电源的方案中，UPS是最好的解决方案。是最好的解决方案。page 5UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中的骚扰定义）电网中的骚扰定义）w骚扰骚扰disturbance）：任何可能引起装置、设备或系统性能降低）：任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命的物质产生损害作用的现象；或对有生命、无生命的物质产生损害作用的现象；w干扰干扰interference）：由骚扰引起的设备、传输通道或系统性能）：由骚扰引起的设备、传输通道或系统性能下降的现象；下降的现象；w w从严格意义上讲，从严格意义上讲，“骚扰和骚扰和“干扰是两个不同的概念：干扰是两个

8、不同的概念：w“骚扰是一种客观存在的现象；骚扰是一种客观存在的现象；w“干扰是一种在干扰是一种在“骚扰作用下，使敏感设备受到影响时的现象。骚扰作用下，使敏感设备受到影响时的现象。w根据根据GB 4824-2019 的标准词汇，选用的标准词汇，选用“骚扰一词。骚扰一词。page 6UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中的骚扰电网中的骚扰w停电：短时间的、长时间的停电：短时间的、长时间的.page 7骚骚扰扰特特征征主主要要起起因因主主要要后后果果停停电电(Power outages)间间断断(Micro-outages)电压完全消失 10 毫秒。大气条件、切换、故障、电网施

9、工。运行故障和数据丢失(计算机系统)或生产中断(连续处理过程)。停停电电(Outages)电压在一个周期以上的完全消失：- 短时停电： 3 分钟(70% 的停电都小于 1 秒钟)- 长时停电： 3 分钟大气条件、切换、故障、意外事故、电网施工。视停电持续时间而定， 机器停机并危及人身(如电梯)，数据丢失(如计算机系统)或生产中断(如连续处理过程)。UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中的骚扰电网中的骚扰w电压变化：电压跌落、过电压、欠电压、电压尖峰、三相不平衡电压变化：电压跌落、过电压、欠电压、电压尖峰、三相不平衡.page 8UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用

10、的主要作用电网中的骚扰电网中的骚扰w频率变化：频率波动、过高、过低、闪烁频率变化：频率波动、过高、过低、闪烁.page 9骚扰骚扰特征特征主要起因主要起因主要后果主要后果频率频率变化变化(Frequency variations)频率频率波动波动(Frequencyfluctuations)频率的不稳定性。典型情况为+5%、 - 6% (10秒钟时间间隔的平均值)。- 发电机组的调整；- 发电机组的运行失调；- 频率不稳定的电源。这些变化超出了某些仪表和计算机的容限范围(通常为 1%) ，因此可能会导致数据的错误或丢失。闪闪烁烁(Flicker)由于电压和频率( 35 Hz)的下降造成照明系统

11、的闪烁。电焊机、电动机、电弧炉、X-光机、激光、电容组。生理骚扰。UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中的骚扰电网中的骚扰w其它骚扰：高频瞬态冲击、谐波、电磁兼容性其它骚扰：高频瞬态冲击、谐波、电磁兼容性.page 10骚扰骚扰特征特征主要起因主要起因主要后果主要后果其它骚扰其它骚扰(Other disturbances)高频瞬态高频瞬态(HF transients) 突然、巨大和非常短暂的电压跳变。类似于电压尖峰。大气现象(雷击)和电网切换。破坏设备、加速老化、器件或绝缘故障。极短的持续时间(Short duration) 1 微秒幅值 100 微秒峰值为额定电压的 3

12、 到 5 倍频率为几百 KHz)。感性负载停机或高压故障通过电磁耦合传输到低压系统。谐波失真谐波失真(Harmonicdistortion)非线性负载吸收的谐波电流造成电流和电压的波形失真。25 次以上的谐波往往可以忽略不计。带磁芯的电力机械(电动机、 空载变压器，等等)、开关电源、电弧炉、变频调速器。设备需增容，温度升高，电容谐振，毁坏变压器，电动机噪声增大。电磁兼容性电磁兼容性(EMC)电磁或静电的传导或辐射骚扰。目标是保证低发射率和高抗扰性。电子部件(晶体管， 可控硅， 二极管)的开关、静电释放。敏感性电子装置的功能失常。UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中骚扰的

13、解决方案电网中骚扰的解决方案w为了消除这些电网中的干扰，制定有关的供电标准：为了消除这些电网中的干扰，制定有关的供电标准：w供电标准供电标准EN 50160 定义了欧洲配电系统中的如下一些正常波动：电定义了欧洲配电系统中的如下一些正常波动：电压压 +10% 到到 -15% (每每10分钟间隔的平均有效值分钟间隔的平均有效值)，其中每周，其中每周95%的时的时间必须在间必须在10%的范围内；的范围内； 频率频率 +4 到到 -6% ，一年中有，一年中有99.5%的时的时间在间在1%的范围内的范围内w国家标准国家标准电子计算机场地通用规范（电子计算机场地通用规范（GB/T-2887-2000中关于

14、机中关于机房供配电要求如下：房供配电要求如下： 频率：频率：50Hz， 电压：电压：380V220V，相数：三，相数：三相五线制或三相四线制单相三线制：相五线制或三相四线制单相三线制：page 11计算机房供电允许变化的范围计算机房供电允许变化的范围 级别级别项目项目A 级级B 级级C 级级电压变化电压变化()-5+510+7-15+10频率变化频率变化(Hz)-0.2+0.2-0.5+0.5-l+lUPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中骚扰的解决方案电网中骚扰的解决方案w为了消除这些电网中的干扰，制定有关的法规，限制用电器对电网为了消除这些电网中的干扰，制定有关的法规，

15、限制用电器对电网造成的扰动，规定用电器给公共电网带来的干扰限值：造成的扰动，规定用电器给公共电网带来的干扰限值：w国际电工委员会制定的标准国际电工委员会制定的标准IEC1000-3-2,w欧洲标准欧洲标准EN60555-2,w瑞士标准瑞士标准ASE3600，w美国标准美国标准IEEE519；w以及国家标准以及国家标准GB 12326-90电能质量电压允许波动和闪变）、电能质量电压允许波动和闪变）、GB/T 1454993 （电能质量公用电网谐波等。（电能质量公用电网谐波等。w人们用了多年的时间来寻找各种解决办法最后才创造出人们用了多年的时间来寻找各种解决办法最后才创造出UPS这样的这样的新型设

16、备新型设备, 使电网和用电器进行隔离使电网和用电器进行隔离, 既避免负载对电网产生干扰既避免负载对电网产生干扰, 又又避免电网中的骚扰进入和影响负载。避免电网中的骚扰进入和影响负载。page 12UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中的骚扰，各种电气装置解决方案的比电网中的骚扰，各种电气装置解决方案的比较较隔隔离离变变压压器器稳稳压压器器电电源源净净化化器器调调谐谐滤滤波波器器动动态态机机组组铁铁磁磁共共振振 U UP PS S电电力力U UP PS S噪噪声声* * * * * * *电电压压变变化化* * * * * *频频率率变变化化* *瞬瞬间间间间断断* * *

17、 *断断电电* * * *谐谐波波* * * * *后后备备时时间间无无有有在众多的解决方案中，只有UPS的抗电网干扰的功能最全面、性能最好，因而得到各个领域的广泛应用。page 13UPS的基础知识的基础知识整流器直流逆变器输入输出UPS输出第二路供电三类供电一类供电第一路供电2.隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前，即使负载对电网不产生骚扰，又使电网中的电网骚扰阻挡在负载之前，即使负载对电网不产生骚扰，又使电网中的骚扰不影响负载；骚扰不影响负载；page 14wUPS的主要作用的主要作

18、用 1.两路电源之间的无间断相互切换两路电源之间的无间断相互切换；UPS的基础知识的基础知识UPS220Vac220Vac230Vac240Vac(稳压作用)UPS50Hz50Hz60Hz(稳频作用)(频率变换)4.频率变换作用：输入频率等于或不等于输出频率，如频率变换作用：输入频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括稳频作用；，包括稳频作用；page 15wUPS的主要作用的主要作用 3.电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用；，包括稳压作用；UPS的基础

19、知识的基础知识整流器直流逆变器输入输出电池1)和和5)是保证对负载供电的连续性；是保证对负载供电的连续性；2)、3)和和4)是保证对负载供电的质量。是保证对负载供电的质量。page 16wUPS的主要作用的主要作用 5.提供一定的后备时间：提供一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分分钟、钟、30分钟、分钟、60分钟或更长。分钟或更长。UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（1被动后备式被动后备式(Passive Stan

20、dby，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)w组成组成w充电器充电器w逆变器逆变器w电池电池w滤波器滤波器/调压器调压器page 17充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（1被动后备式被动后备式(Passive Standby，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)w工作原理工作原理w正常运行方式：负载由市电通正常运行方式：负载由市电通过一个可消除某些特定的骚扰过一个可消除某些特定的骚扰并提供一定程度的电压调节的并提供一定程度的电压调节的滤波装置为负载供电；逆变器滤波装置为负载供电；

21、逆变器运行在被动后备的模式下；充运行在被动后备的模式下；充电器对电池组进行浮充电以保电器对电池组进行浮充电以保证电池处于充满的状态；证电池处于充满的状态；充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式page 18UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（1被动后备式被动后备式(Passive Standby，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)w工作原理工作原理w电池放电运行方式：当交流输电池放电运行方式：当交流输入电压超出了入电压超出了UPS的允许容限的允许容限范围，或市电中断时，逆变器范围，或市电中断时，逆变器和电池在经过一个很短的

22、切换和电池在经过一个很短的切换时间时间(切换时间小于切换时间小于10毫秒毫秒)之之后投入，以保证对负载的继续后投入，以保证对负载的继续供电，直到电池提供的后备时供电，直到电池提供的后备时间结束；间结束；充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式page 19UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（1被动后备式被动后备式(Passive Standby，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)w工作原理工作原理w市电恢复正常后：在经过很短市电恢复正常后：在经过很短的切换时间的切换时间(切换时间小于切换时间小于10毫毫秒秒)后后,负载切换回

23、市电供电负载切换回市电供电;充充电器开始给电池进行恢复充电，电器开始给电池进行恢复充电，直到充满后转入浮充电状态。直到充满后转入浮充电状态。充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式page 20UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（1被动后备式被动后备式(Passive Standby，也称为离线式，也称为离线式(OFF-Line)w运用：小于运用：小于2KVA的的UPS；w优点：电路简单，价格便宜；优点：电路简单，价格便宜；w缺陷：频率不能调节，切换有间断。缺陷：频率不能调节，切换有间断。page 21UPS的基础知识的基础知识wUP

24、S的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（2线互动式线互动式(Line Interactive)w组成：组成：w静态开关静态开关w双向逆变器双向逆变器w电池电池w旁路开关旁路开关电池负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静态开关正常方式电池方式旁路方式page 22UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（2线互动式线互动式(Line Interactive)w工作原理：工作原理：w逆变器以后备方式并联在交流输逆变器以后备方式并联在交流输入上，并且对电池充电。因此逆入上，并且对电池充电。因此逆变器与交流输入电源互动可逆变器与交流输入电源互动可逆向运

25、行）。向运行）。w正常模式：负载通过与交流输入正常模式：负载通过与交流输入并联的逆变器获取经过调节的电并联的逆变器获取经过调节的电力。逆变器的作用是调节输出电力。逆变器的作用是调节输出电压和给电池进行浮充电充电。输压和给电池进行浮充电充电。输出频率取决于交流输入的频率。出频率取决于交流输入的频率。电池负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静态开关正常方式电池方式旁路方式page 23UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（2线互动式线互动式(Line Interactive)w工作原理：工作原理：w电池供电模式：当交流输入电压超电池供电模式：

26、当交流输入电压超越越UPS允许的容限范围或市电中断允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池通过一个静态开时，逆变器和电池通过一个静态开关无间断地切换给负载继续供电，关无间断地切换给负载继续供电，该静态开关同时也断开交流输入以该静态开关同时也断开交流输入以防止逆变器的电流倒送回上线。防止逆变器的电流倒送回上线。UPS依靠电池的电力持续运行，直依靠电池的电力持续运行，直到电池的后备时间结束或市电恢复到电池的后备时间结束或市电恢复正常。如果市电恢复正常负载将被正常。如果市电恢复正常负载将被切换回正常模式，但这时逆变器开切换回正常模式，但这时逆变器开始给电池进行恢复性充电。始给电池进行恢复性充电。电池

27、负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静态开关正常方式电池方式旁路方式page 24UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（2线互动式线互动式(Line Interactive)w工作原理：工作原理：w旁路模式：这种类型的旁路模式：这种类型的UPS有有可能配备旁路。如果可能配备旁路。如果UPS的某的某项功能发生故障，或发生过载项功能发生故障，或发生过载，负载可以被切换到旁路交流，负载可以被切换到旁路交流输入视安装情况由市电或后输入视安装情况由市电或后备电源供电）。备电源供电）。电池负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静

28、态开关正常方式电池方式旁路方式page 25UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（2线互动式线互动式(Line Interactive)w运用：此种配置不太适合作为中运用：此种配置不太适合作为中-大功率为敏感性负载的电源，大功率为敏感性负载的电源，因为无法进行频率的调节。由于这个原因，在除小功率以外的因为无法进行频率的调节。由于这个原因，在除小功率以外的设备中很少采用这种配置。通常小于设备中很少采用这种配置。通常小于10KVA，用于非关键性负，用于非关键性负载。载。w优点：电路简单，价格便宜；优点：电路简单，价格便宜；w缺陷：频率不能调节，动态特性差。缺陷：频率

29、不能调节，动态特性差。page 26UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（3双转换式双转换式(Double Conversion，又称为在线式，又称为在线式On-Line)w基本组成：基本组成：w整流器整流器/充电器充电器w逆变器逆变器w静态开关静态开关(静态旁路静态旁路)w手动旁路开关手动旁路开关(手动维修旁路手动维修旁路)w电池电池w逆变器串联在交流输入和负逆变器串联在交流输入和负载之间载之间如 果只 有 一路 交 流输 入手 动维修 旁路正 常方 式电 池方 式旁 路方 式整 流器充 电器/电 池负 载主 交流输 入旁 路交 流输 入逆 变器静 态开 关静

30、 态旁 路()page 27UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构w（3双转换式双转换式(Double Conversion，又称为在线式，又称为在线式On-Line)w运用：运用：w在这中配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时在这中配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；间可以忽略不计；w而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。可以被设计作为频率转换器使用。w实际上，这种类型是中大功率的主要配

31、置实际上，这种类型是中大功率的主要配置10KVA以上）。以上）。w 留意：留意： 这种类型的这种类型的UPS常常被称作常常被称作“在线式在线式”，这表示负载由逆变器，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。连续供电而不管交流输入电源的状态如何。w优点：稳压稳频、切换无间断；优点：稳压稳频、切换无间断；w缺陷：价格昂贵。缺陷：价格昂贵。page 28UPS的基础知识的基础知识page 29单机单机UPS的基本组成的基本组成1).整流充电器：整流充电器：由可控硅三相全控整流桥功率电路和相应的控制电路组成。它将电由可控硅三相全控整流桥功率电路和相应的控制电路组成。它将电源源1输入的交

32、流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。输入的交流电变换成直流电，供给电池组充电及逆变器的输入。 2).逆变器：逆变器：由由IGBT逆逆 变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流充电器变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流充电器输入的直流电输入的直流电 变换为正弦交流电供给负载。变换为正弦交流电供给负载。3).旁路静态开关：旁路静态开关：由反并联的可控硅功率电路和相应的控制电路组成。它实现负载在由反并联的可控硅功率电路和相应的控制电路组成。它实现负载在逆变器与旁路电源逆变器与旁路电源2之间的不间断切换。之间的不间断切换。4).电池电路：电池电路：由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在

33、电池组中，当电源由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中，当电源1停停 电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。电或超限时，向逆变器电路释放能量，以对负载进行后备式的供电。5).各种隔离保护装置：各种隔离保护装置：a. Q1：整流器输入开关；：整流器输入开关；b. QF1：电池电路保护开关；：电池电路保护开关；c. Q4S：电源：电源2或静态旁路输入开关；或静态旁路输入开关；d. Q5N：逆变器输出开关：逆变器输出开关;e. Q3BP：手动维修旁路开关。：手动维修旁路开关。负 载 Q5N电 池 主 电 源输 入 旁 路 电源 输 入 QF1Q4SQ3BPQ1UPSpa

34、ge 30UPS的基本组成的基本组成如果只有一路电源(10)(11)主交流输入(6)旁路交流输入(7)去楼宇监控系统去电话网络(14)modem通信接口板(13)监控PC机(5)维修旁路市电电网(12)FAH滤波器(3)电池(9)电池断路器电池断路器(8)逆变器输出开关输入配电(15)保护开关负载(16)输出配电保护开关(1)整流器充电器(2)逆变器静态开关(4)(10)(11)主交流输入(6)旁路交流输入(7)去楼宇监控系统去电话网络(14)modem通信接口板(13)监控PC机(5)维修旁路(12)FAH滤波器(3)电池(9)电池断路器(8)逆变器输出开关输入配电(15)保护开关(16)输

35、出配电保护开关(1)整流器充电器(2)逆变器静态开关(4)w(1)整流器整流器/充电器充电器w将主交流输入电源的交流电压转换成直流电压的变换器。用于：将主交流输入电源的交流电压转换成直流电压的变换器。用于：w为逆变器提供电源；为逆变器提供电源；w对电池进行充电和浮充电。对电池进行充电和浮充电。w(2)逆变器逆变器w将直流电压转换成满足严格要求的交流电压的转换器。直流电压将直流电压转换成满足严格要求的交流电压的转换器。直流电压w正常情况下来自整流器；正常情况下来自整流器；w后备期间来自电池。后备期间来自电池。w(3)电池电池w在市电电网发生下列情况时使在市电电网发生下列情况时使UPS继续运行：继

36、续运行：w市电电网断电；市电电网断电；w电网电力的指标超出了电网电力的指标超出了UPS允许的容限范围。允许的容限范围。w标准的电池后备时间是从标准的电池后备时间是从10分钟到分钟到30分钟，并且根据需要延长。分钟，并且根据需要延长。w根据后备时间的不同，电池可装在根据后备时间的不同，电池可装在UPS机柜内或分开的柜体内。机柜内或分开的柜体内。2. UPS的基本电路和组成的基本电路和组成page 31w(4)静态开关静态开关w用于将负载从逆变器切换到旁路，并且在切换时对负载的供电没有任何中断因为切换动用于将负载从逆变器切换到旁路，并且在切换时对负载的供电没有任何中断因为切换动作是由电子元件而不是

37、机械元件完成的）。作是由电子元件而不是机械元件完成的）。w以下的任意一种原因都可能导致切换：以下的任意一种原因都可能导致切换：wUPS自行关机；自行关机；w超越逆变器容量上限的过载；超越逆变器容量上限的过载；w内部故障。内部故障。w(5)手动维修旁路开关手动维修旁路开关w用于在维护时将负载切换到旁路。当用于在维护时将负载切换到旁路。当UPS上线和下游的频率一致时方可进行切换。上线和下游的频率一致时方可进行切换。w转换到旁路方式运行不会导致对负载供电的中断，因为转换是通过静态开关进行的。转换到旁路方式运行不会导致对负载供电的中断，因为转换是通过静态开关进行的。w(6)市电输入开关、市电输入开关、

38、(7)静态旁路输入开关、静态旁路输入开关、(8)逆变器输出开关和逆变器输出开关和(9) 电池断路器电池断路器w这些置于这些置于UPS内的装置在维护期间隔离各种组件；内的装置在维护期间隔离各种组件；w电池短路器提供电池过放电保护、保护整流器电池短路器提供电池过放电保护、保护整流器/充电器和逆变器免受电池短路的影响。充电器和逆变器免受电池短路的影响。2. UPS的基本电路和组成的基本电路和组成page 32w(10)旁路输入隔离变压器旁路输入隔离变压器(选件选件)w当下线负载由旁路供电时提供当下线负载由旁路供电时提供UPS输入输入/输出的电气隔离；输出的电气隔离；w在上线与下线的地线系统不一样的情

39、况下尤其重要；在上线与下线的地线系统不一样的情况下尤其重要；w对于对于Galaxy PW系列，上线隔离变压器能安装在系列，上线隔离变压器能安装在UPS机柜里。机柜里。w(11) 电压匹配变压器电压匹配变压器(选件选件)w将电压调节至所需的值。将电压调节至所需的值。w(12)输入谐波滤波器输入谐波滤波器(选件选件)w在主电源输入端，有可能需要在整流器上线安装谐波滤波器；在主电源输入端，有可能需要在整流器上线安装谐波滤波器；w目的是消除反送回配电系统的谐波电流：谐波电流是由整流器中的二极管或目的是消除反送回配电系统的谐波电流：谐波电流是由整流器中的二极管或可控硅的开关作用产生的，它是产生电压失真度

40、的原因之一；可控硅的开关作用产生的，它是产生电压失真度的原因之一；w安装谐波滤波器可以降低上线的配电总线中的电压失真度。将上线的安装谐波滤波器可以降低上线的配电总线中的电压失真度。将上线的THDU (总谐波电压失真度总谐波电压失真度)控制在允许的水平内；控制在允许的水平内；2. UPS的基本电路和组成的基本电路和组成page 33w(13)内置通信接口板和内置通信接口板和(14)调制解调器接口调制解调器接口w除了需要友好的人除了需要友好的人-机界面对机界面对UPS实行有效的监控之外，实行有效的监控之外，UPS与其外部电力和计算环境与其外部电力和计算环境(监控系监控系统，楼宇和能源管理统，楼宇和

41、能源管理(BEM)系统系统)通讯的也变得越来越重要；通讯的也变得越来越重要；w梅兰日兰的梅兰日兰的UPS内置了全面的通讯功能，标准机型配备以下装置：内置了全面的通讯功能，标准机型配备以下装置：w带有图象显示和模拟图形面板的友好的人带有图象显示和模拟图形面板的友好的人/机界面：该界面是围绕自监控系统和自检测系统建机界面：该界面是围绕自监控系统和自检测系统建立的，能持续地指示立的，能持续地指示UPS不同部件的状态；例如：不同部件的状态；例如：w电池监控系统具有全面的电池管理功能，可连续地监控电池的状态；电池监控系统具有全面的电池管理功能，可连续地监控电池的状态；w温度监测系统监测电池温度；温度监测

42、系统监测电池温度；w电池保护系统能够迅速地探测和定位电池的故障；电池保护系统能够迅速地探测和定位电池的故障；w内置的与环境的通讯接口，包括：内置的与环境的通讯接口，包括：w干接点；干接点；wRS 232 ASCII；w使用使用SNMP协议的以太网卡；协议的以太网卡；wJBUS RS485；w用于用于Teleservice(远程服务远程服务)的调制解调器。的调制解调器。w这些接口允许用户通过一台这些接口允许用户通过一台PC用监控软件用监控软件(如如Monitor-Pac软件软件)或楼宇能源管理系统来远程控或楼宇能源管理系统来远程控制各种设备、或者享受远程服务的优越性，等等。制各种设备、或者享受远

43、程服务的优越性，等等。w它们还允许网管员管理整组的它们还允许网管员管理整组的UPS(例如例如Management-Pac软件软件)或者在电池电力终止之前自动或者在电池电力终止之前自动执行电脑系统的关机操作执行电脑系统的关机操作(例如例如Solution-Pac软件软件)。2. UPS的基本电路和组成的基本电路和组成page 34w(15)输入配电柜和保护输入配电柜和保护(选件选件)、(16)输出配电柜和保护输出配电柜和保护(选件选件)w以下设备可以随以下设备可以随UPS一起提供：一起提供：w通过在交流输入回路使用断路器提供上线低压保护。对于通过在交流输入回路使用断路器提供上线低压保护。对于Ga

44、laxy PW系系列的列的UPS来说，这种保护措施可以作为选件集成在来说，这种保护措施可以作为选件集成在UPS中；中；w在上线低压开关屏中安装断路器以保护在上线低压开关屏中安装断路器以保护UPS的交流输入的交流输入(正常交流输入及正常交流输入及旁路交流输入旁路交流输入);w在下游低压开关屏中安装断路器以保护不同的输出回路以避免故障的扩在下游低压开关屏中安装断路器以保护不同的输出回路以避免故障的扩散和传播；散和传播；2. UPS的基本电路和组成的基本电路和组成page 35w正常运行方式正常运行方式w正常运行方式：提供给负载的所正常运行方式：提供给负载的所有电力都经过整流有电力都经过整流/充电器

45、和逆充电器和逆变器的双重转换变器的双重转换AC-DC-AC），），双转换模式因此而得名。整流器双转换模式因此而得名。整流器/充电器对电池进行浮充电以保充电器对电池进行浮充电以保持电池处于满充状态。持电池处于满充状态。手动旁路整流器充电器/电池负载IuI输入I1 浮充或再充电主交流输入旁路交流输入逆变器静态开关UPS的基本运行原理的基本运行原理page 36w电池后备运行方式电池后备运行方式w市电停电或超限、电池放电工市电停电或超限、电池放电工作方式：当交流输入电压超出作方式：当交流输入电压超出UPS允许的容限范围或市电中断允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池无间断地投时，逆变器和电池无间断

46、地投入，继续为负载供电。入，继续为负载供电。UPS将持将持续运行直到电池放电时间终止，续运行直到电池放电时间终止，或在市电恢复正常时回到正常或在市电恢复正常时回到正常运行方式。运行方式。手动旁路整流器充电器/电池负载Iu主交流输入旁路交流输入逆变器静态开关page 37UPS的基本运行原理的基本运行原理w恢复充电运行方式恢复充电运行方式w市电恢复正常市电恢复正常(充电充电)工作方式：工作方式：提供给负载的电力都经过整流提供给负载的电力都经过整流/充电器和逆变器的双重转换，充电器和逆变器的双重转换，同时整流器同时整流器/充电器开始给电池充电器开始给电池进行恢复性充电。进行恢复性充电。手动旁路整流

47、器充电器/电池负载IuI输入I1 浮充或再充电主交流输入旁路交流输入逆变器静态开关page 38UPS的基本运行原理的基本运行原理w旁路运行方式旁路运行方式w 当停止逆变器时，负载可以当停止逆变器时，负载可以无间断地切换到旁路交流输入无间断地切换到旁路交流输入(根据安装方式的不同由市电根据安装方式的不同由市电或后备电源供电）或后备电源供电）,引起旁路运引起旁路运行的原因可能是：行的原因可能是：wUPS内部故障；内部故障；w负载电流瞬变电流尖峰负载电流瞬变电流尖峰(冲击冲击电流或故障电流电流或故障电流)；w人为停止逆变器。人为停止逆变器。手动旁路整流器充电器/电池负载I故障I Isc2故障主交流

48、输入旁路交流输入逆变器静态开关page 39UPS的基本运行原理的基本运行原理w维修运行方式维修运行方式wUPS维修时，通过手动的方式将维修时，通过手动的方式将负载无间断地切换到维修旁路，负载无间断地切换到维修旁路，这样可以将这样可以将UPS的内部进行隔离，的内部进行隔离，在不中断负载的运行的情况下对在不中断负载的运行的情况下对UPS进行维护和维修。进行维护和维修。w整流器整流器/充电器，逆变器和静态开充电器，逆变器和静态开关被关闭并从主电源隔离出来。关被关闭并从主电源隔离出来。电池被其保护性断路器隔离。电池被其保护性断路器隔离。手动旁路整流器充电器/电池负载IuIu主交流输入旁路交流输入逆变

49、器静态开关page 40UPS的基本运行原理的基本运行原理w提高提高UPS可靠性的方法热备份式并联：可靠性的方法热备份式并联：w可由两台不同容量的可由两台不同容量的UPS组成，主机带重要负载，备机带次要负载组成，主机带重要负载，备机带次要负载或不带载；主机到备机的切换无间断。或不带载；主机到备机的切换无间断。w优点：可靠性最高；连接简单；后备时间延长。优点：可靠性最高；连接简单；后备时间延长。w缺陷：不能增容；过载能力不能增大。缺陷：不能增容；过载能力不能增大。手动维修旁路静态开关(静态旁路)逆变器整流器/充电器电池正常交流输入旁路交流输入负载A手动维修旁路静态开关(静态旁路)逆变器整流器/充

50、电器电池正常交流输入主主机机U UP PS S备备机机U UP PS S负载Bpage 41UPS的基本运行原理的基本运行原理w提高提高UPS可靠性的方法可靠性的方法直接并联直接并联w由由2到到4台单机型台单机型UPS组成，组成，每台每台UPS具有各自的静态具有各自的静态旁路，可实现：旁路，可实现：w并联冗余；并联冗余；w并联增容。并联增容。w优点：并联简单；不增大优点：并联简单；不增大占地；价格适当；负载均占地；价格适当；负载均分。分。w缺陷：所有缺陷：所有UPS的旁路必的旁路必须是同一路电源；可靠性须是同一路电源；可靠性略低。略低。手动维修旁路静态开关(静态旁路)逆变器整流器/充电器电池正

51、常交流输入旁路交流输入手动维修旁路静态开关(静态旁路)逆变器整流器/充电器电池正常交流输入旁路交流输入负载U UP PS S1 1U UP PS S2 2page 42UPS的基本运行原理的基本运行原理w提高提高UPS可靠性的方法可靠性的方法公共旁路并联公共旁路并联w由由2到到6台同等容量的并联台同等容量的并联型型UPS组成，采用大容量组成，采用大容量的公共静态旁路开关柜，的公共静态旁路开关柜，以便实现：以便实现：w并联冗余；或并联冗余；或w并联增容。并联增容。w优点：公共旁路过载能力优点：公共旁路过载能力大；可靠性高。大；可靠性高。w缺陷：占地面积大；价格缺陷：占地面积大；价格昂贵。昂贵。手

52、动维修旁路静态开关(静态旁路)旁路交流输入负载逆变器整流器/充电器电池正常交流输入逆变器整流器/充电器电池正常交流输入逆变器整流器/充电器电池正常交流输入公公共共静静态态旁旁路路开开关关柜柜U UP PS S1 1U UP PS S2 2U UP PS S3 3page 43UPS的基本运行原理的基本运行原理并联冗余的UPS系统的组成: 并联UPS系统由两台单机型UPS直接并联组成，UPS内部除增加了负载电流均分的连接线和两台UPS静态旁路的互锁电路，防止其中一台UPS逆变器停止时,其静态旁路误导通的情况。此外，其它电路与单机UPS完全相同。负 载P P1P1(kVA)P1(kVA)电 池QF

53、1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1UPS的基本运行原理的基本运行原理page 441正常运行状态负 载P P1P1(kVA)P1(kVA)电 池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1负载由UPS1和UPS2的整流器-逆变器向负载供电，同时向各自的电池组充电,每台UPS的逆变器各带50%的负载运行。UPS的基本运行原理的基本运行原理page 452一台UPS故障状态负 载P P1P1(kVA)P1(kVA)电 池QF1Q4SQ5NQ5NQ3B

54、PQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当其中一台UPS故障时(例如：UPS1)，会自动退出运行，由剩下的一台UPS带100%负载运行。对故障的UPS可通过断开其Q1、QF1、Q4S、Q3BP和Q5N等隔离开关进行安全地维修，维修之后再投入运行，其状态如1所述。即使在UPS没有发生故障时，也可利用这种状态对其内部进行维护保养，例如：清扫灰尘、紧固联接件、检测或更换电池等。UPS的基本运行原理的基本运行原理page 463UPS过载状态负 载P P1P1(kVA)P1(kVA)电 池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源

55、输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当负载端发生较小过载时，由于UPS逆变器具有165%的过载能力，两台冗余的UPS已具有2 x 165%的过载能力，因此不会出现转静态旁路的现象。这里所说的过载状态应是负载端发生了大于330%的过载，这时两台UPS的控制电路会自动将负载从逆变器上切换到静态旁路上，当过载消失后会自动转回到逆变器上工作。如果过载长时间不消失，则静态开关经过一定的过载延时后会自动关闭。UPS的基本运行原理的基本运行原理page 474维修状态当两台UPS不幸同时故障时，可利用其手动维修旁路向负载供电，同时断开内部的隔离开关对UPS进行安全检修。负 载P P1P1(kVA

56、)P1(kVA)电 池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1UPS的基本运行原理的基本运行原理page 485电池运行状态负 载P P1P1(kVA)P1(kVA)电 池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电 池旁路电源输入主电源输入主电源输 入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当市电包括发电机不能正常供电时，UPS的电池组会自动放电，以维持负载的正常运行。UPS的基本运行原理的基本运行原理page 49w从动态从动态UPS 静态静态UPSwUPS由早期电动机由早期电动机/发电机组成的动态机组发展到以半导体变流

57、技发电机组成的动态机组发展到以半导体变流技术为基础的静态术为基础的静态UPS。w分立元件分立元件 数模电路数模电路 集成电路集成电路wUPS的控制技术由早期的分立元件发展到数字集成电路、微处理的控制技术由早期的分立元件发展到数字集成电路、微处理器控制电路、到现在的器控制电路、到现在的16位微处理器控制电路。位微处理器控制电路。wSCR GTR IGBTwUPS的功率器件由早期的可控硅的功率器件由早期的可控硅(SCR)逆变器发展到电力晶体管逆变器发展到电力晶体管(GTR)逆变器、到现在为绝缘门极晶体管逆变器、到现在为绝缘门极晶体管(IGBT)。wUPS的整流器基本采用的整流器基本采用SCR桥式整

58、流，个别桥式整流，个别UPS厂家已采用厂家已采用IGBT，或采用，或采用SCR+IGBT混合的含功率因数校正功能的整流器，容量混合的含功率因数校正功能的整流器，容量小于小于30KVA，例如梅兰日兰的，例如梅兰日兰的GALAXY 3000型型UPS。w数码管数码管 LCD 图形界面图形界面 计算机通信计算机通信wUPS的人机对话界面从只有数码管，发展到有图形显示界面，现的人机对话界面从只有数码管，发展到有图形显示界面，现在又发展到了可以通过计算机的接口实现人机对话。在又发展到了可以通过计算机的接口实现人机对话。梅兰日兰梅兰日兰UPS发展史发展史page 50时时间间型型号号输输入入/ /输输出出

59、容容量量功功率率器器件件控控制制人人机机对对话话备备注注6 62 2 年年O OM MP P/ /M MA AR R/ /O OG GP P1 1/ /1 12 20 0K KV VA AS SC CR R分分立立元元件件7 72 2 年年M MG G2 20 0, ,3 30 0，6 60 01 1/ /1 1，3 3/ /1 16 60 0k kV VA A 以以下下S SC CR R分分立立元元件件8 80 0 年年A Al lp pe es s 5 50 03 3/ /1 12 20 0k kV VA A 以以下下S SC CR R分分立立元元件件8 82 2 年年A Al lp pe

60、 es s 1 10 00 03 3/ /1 12 20 0k kV VA A 以以下下S SC CR R模模拟拟/ /数数字字8 82 2 年年A Al lp pe es s 4 40 00 03 3/ /3 32 20 0k kV VA A 以以下下S SC CR R模模拟拟/ /数数字字8 82 2 年年A Al lp pe es s 4 40 00 00 03 3/ /3 33 30 0- -6 60 00 0k kV VA AS SC CR R数数字字集集成成电电路路数数字字显显示示可可6 6 台台并并机机8 84 4 年年A Al lp pe es s 1 10 00 00 03