简介UPS基础知识

1、UPS电源的电源的基础知识基础知识梅兰日兰电子（中国）有限公司UPS简介简介wUPS的基础知识的基础知识 UPS的定义 UPS的主要作用 UPS的分类和拓扑结构 UPS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） 正常运行方式 电池后备运行方式 旁路运行方式 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UPS是英文是英文Uninterruptable Power Supply的缩写，中文译的缩写，中文译为为“不间断电源不间断电源”； 它是能够实现两路电源之间不间断

2、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；从严格意义上讲，UPS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机会，这才是UPS的主要设计思想；UPS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第一路供电wUPS的定义的定义 UPS是电力电子技术的产品：是电力电子技术的产品： 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换。 从1956年第一只可控硅（SCR）诞生之日起，即进入了电力电子技

3、术的时代。70年代末期由微电子技术与电力晶体管（GTR）技术相结合，进入了现代电力电子技术现代电力电子技术的时代。 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、变频调速电机、不间断电源不间断电源、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 。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？ 随着电子技术的飞速发展，各种各样的用电器越来越多，而这其中的绝随着电子技术的飞速发展，各种各样的用电器越来越多，而这其中的绝大部分都是非线性负载大部分都是非线性

4、负载(Non-Linear Load)：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；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；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); 一方面，这些非线性负载给电网带来了大量的谐波谐波以及其它的干扰干扰，使供电的质量越来越坏; 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，对供电质量供电质量的要求越来越高:不仅要求不停电，还要求电压

5、、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； 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，必须解决与电网供电质量之间的矛盾日趋加深，必须解决。 在诸多的解决电源的方案中，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）骚扰（disturbance）：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；干扰（interference）：由骚扰引起的设备、传输通道或系统性能下降的现象； 从严格

6、意义上讲，从严格意义上讲，“骚扰骚扰”和和“干扰干扰”是两个不同的概念：是两个不同的概念：“骚扰骚扰”是一种客观存在的现象；“干扰干扰”是一种在“骚扰”作用下，使敏感设备受到影响时的现象。根据根据GB 4824-1996 的标准词汇，选用的标准词汇，选用“骚扰骚扰”一词一词。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、电网施工。运行故障和数据

7、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的主要作用的主要作用电网中的骚扰电网中的骚扰频率变化：频率波动、过高、过低、闪烁.pa

8、ge 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(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 distur

9、bances)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 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

10、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电网中骚扰的解决方案解决方案 为了消除这些电网中的干扰，制定有关的供电标准：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：电压电压 +10% 到到 -15% (每10分钟间隔的平均有效值)，其中每周95%的时间必须在10%的范围内； 频率频率 +4 到到 -6% ，一年中有99.5%的时间在1%的范围内国家标准

11、电子计算机场地通用规范（GB/T-2887-2000）中关于机房供配电要求如下： 频率：频率：50Hz， 电压：电压：380V220V，相数：三相五线制或三相四相数：三相五线制或三相四线制单相三线制线制单相三线制：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电网中骚扰的解决方案解决方案 为了消除这些电网中的干扰，制定有关的法规，限制用电器对电网造成的扰动，

12、规定用电器给公共电网带来的干扰限值：国际电工委员会制定的标准IEC1000-3-2,欧洲标准EN60555-2,瑞士标准ASE3600，美国标准IEEE519；以及国家标准GB 12326-90（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。 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这样的新型设备, 使电网和用电器进行隔离, 既避免负载对电网产生干扰, 又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，电网中的骚扰，各种电气装置解决方案的比较各种电气装置解决方案的比较隔隔离离变

13、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* * * *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：隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动

14、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，又使电网中的骚扰不影响负载；page 14wUPS的主要作用的主要作用 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：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；page 15wUPS的主要作用的主要作用 3.电压变换作用：电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如输入电压等于或不等于输出电压

15、，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用；，包括稳压作用；UPS的基础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是保证对负载供电的连续性连续性；2)、3)和和4)是保证对负载供电的是保证对负载供电的质量质量。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，在电网停电或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；后备时间为间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、分钟、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

16、分类和拓扑结构的分类和拓扑结构（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) 组成组成 充电器 逆变器 电池 滤波器/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（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) 工作原理工作原理正常运行方式：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；逆变器运行在被动后备的模式下；充电器对电池组进行浮充

17、电以保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（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) 工作原理工作原理电池放电运行方式：当交流输入电压超出了UPS的允许容限范围，或市电中断时，逆变器和电池在经过一个很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)之后投入，以保证对负载的继续供电，直到电池提供的后备时间结束；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w

18、UPS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) 工作原理工作原理市电恢复正常后：在经过很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)后,负载切换回市电供电;充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。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（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)应用：小于应用：小于2KVA的的UPS；优点

19、：电路简单，价格便宜；优点：电路简单，价格便宜；缺点：频率不能调节，切换有间断。缺点：频率不能调节，切换有间断。page 21UPS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（2）线互动式）线互动式(Line Interactive) 组成：组成： 静态开关 双向逆变器 电池 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（2）线互动式）线互动式(Line Interactive) 工作原理：工作原理： 逆变器以后备方式并联在交流输入上，并

20、且对电池充电。因此逆变器与交流输入电源互动（可逆向运行）。 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（2）线互动式）线互动式(Line Interactive) 工作原理：工作原理： 电池供电模式：当交流输入电压超越UPS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关无间断地切换给负载继续供电，该静态开关同时也断

21、开交流输入以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。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 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（2）线互动式）线互动式(Line Interactive)工作原理：工作原理： 旁路模式：这种类型的UPS有可能配备旁路。如果UPS的某项功能发生故障，或发生过载，负载可以被切换到旁路交流输入（视安装情况由市电或后备电源供电）。电池负载

22、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 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（2）线互动式）线互动式(Line Interactive)应用：应用：此种配置不太适合作为中-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，在除小功率以外的设备中很少采用这种配置。通常小于10KVA，用于非关键性负载。优点：优点：电路简单，价格便宜；缺点：缺点：频率不能调节，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（3）双转换式）双转换式(Double Co

23、nversion，又称为在线式又称为在线式On-Line) 基本组成：基本组成： 整流器/充电器 逆变器 静态开关(静态旁路) 手动旁路开关(手动维修旁路) 电池 逆变器串联在交流输入和负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（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) 应用：应用： 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； 而且

24、，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UPS可以被设计作为频率转换器使用。 实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。 注意： 这种类型的UPS常常被称作“在线式在线式”，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。 优点：稳压稳频、切换无间断；优点：稳压稳频、切换无间断； 缺点：价格昂贵。缺点：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。它将电源1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)

25、.逆变器：逆变器：由IGBT逆 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 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。它实现负载在逆变器与旁路电源2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。将直流能量贮存在电池组中，当电源1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。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；b. QF1：电池电路保护开关；c. Q4S：电源2或静态旁路输入开关；d. Q5N：逆变器输出开关;e. Q3BP：手动维修旁路开关。负

26、 载 Q5N电 池 主 电 源输 入 旁 路 电源 输 入 QF1Q4SQ3BPQ1UPSpage 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(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

27、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/充电器充电器将主交流输入电源的交流电压转换成直流电压的变换器。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：用于：为逆变器提供电源；为逆变器提供电源；对电池进行充电和浮充电。对电池进行充电和浮充电。w(2)逆变器逆变器将直流电压转换成满足严格要求的交流电压的转换器。将直流电压转换成满足严格要求的交流电压的转换器。直流电压直流电压正常情况下来自整流器；正常情况下来自整流器；后备期间来自电池。后备期间来自电池。w(3)电池电池

28、在在市电电网发生市电电网发生下列情况下列情况时时使使UPS继续继续运行：运行：市电市电电网断电；电网断电；电网电力的指标超电网电力的指标超出了出了UPS允许允许的容限范围。的容限范围。标准的电池后备时间是从10分钟到30分钟，并且根据需要延长。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。2. UPS的的基本电路和组成基本电路和组成page 31w(4)静态开关静态开关用于将负载从逆变器切换到旁路，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机械元件完成的）。任何中断（因为切换动作是由电子元件而不是机

29、械元件完成的）。 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： UPS自行关机；自行关机；超越逆变器容量上限的过载；超越逆变器容量上限的过载；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 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上线和下游的频率一致时方可进行切换。切换。 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。进行的。w(6)市电输入开关、市电输入开关、(7)静态旁路输入开关、静态旁路输入开关、(8

30、)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 这些置于这些置于UPS内的装置内的装置在维护期间在维护期间隔离各种隔离各种组件；组件； 电池短路器电池短路器提供提供电池过放电保护电池过放电保护、保护整流保护整流器器/充电器和逆变器免受电池短充电器和逆变器免受电池短路的影响。路的影响。2. UPS的的基本电路和组成基本电路和组成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) 当下当下线线负载由旁路供电时提供负载由旁路供电时提供UPS输入输入/输出的输出的电气电气隔离隔离； 在上在上线线与下与下线线的地线系统不一样的情况下尤其的地线系统不一样的情况下尤其重

31、要；重要； 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) 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) 在在主电源主电源输入端，有可能需要在整流输入端，有可能需要在整流器器上线安装谐波滤波器上线安装谐波滤波器； 目的是消除目的是消除反反送回送回配电配电系统的谐波电流系统的谐波电流：谐波电流是由整流器中的二极谐波电流是由整流器中的二极管或管或可控硅可控硅的开关的开关作用作用产生的产生的，它是产生，它是产生电压失真电压失真度的原因之一；度

32、的原因之一； 安装谐波滤波器可以降低上线的安装谐波滤波器可以降低上线的配电配电总线总线中中的电压失真的电压失真度度。将上线。将上线的的THDU (总谐波电压失真度总谐波电压失真度)控制在控制在允许允许的水平的水平内；内；2. UPS的的基本电路和组成基本电路和组成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 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与其外部电力和与其外部电力和计算环境计算环境(监控系统，楼宇和能源管理监控系统，楼宇和能源管理(BEM)系统系统)通讯的也变得越来越重要通讯

33、的也变得越来越重要； 梅兰日兰的梅兰日兰的UPS内置了全面的通讯内置了全面的通讯功能，功能，标准机型配备以下装置：标准机型配备以下装置：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/机界面机界面：该界面是围绕自监控该界面是围绕自监控系统和自检测系统建立的，能持续地指示系统和自检测系统建立的，能持续地指示UPS不同部件的状态不同部件的状态；例如：例如： 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； 温度监测系统监测电池温度； 电池保护系统能够迅速地探测和定位电池的故障；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： 干接点； RS 232

34、 ASCII； 使用SNMP协议的以太网卡； JBUS RS485； 用于Teleservice(远程服务)的调制解调器。 这些这些接口接口允许用户通过一台允许用户通过一台PC用监控软件用监控软件(如如Monitor-Pac软件软件)或楼宇能源管或楼宇能源管理系统来远程控制理系统来远程控制各种各种设备设备、或者享受远程服务的优越性，等等。或者享受远程服务的优越性，等等。 它们还允许网管它们还允许网管员员管理整组的管理整组的UPS(例如例如Management-Pac软件软件)或者在电池电或者在电池电力终止之前自动执行电脑系统的关机操作力终止之前自动执行电脑系统的关机操作(例如例如Solutio

35、n-Pac软件软件)。2. UPS的的基本电路和组成基本电路和组成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) 以下设备可以随以下设备可以随UPS一一起起提供：提供：通过在交流输入通过在交流输入回路回路使用断路器提供上线低压保护。对于使用断路器提供上线低压保护。对于Galaxy PW系列的系列的UPS来说，这种保护措施可以作为选件集成来说，这种保护措施可以作为选件集成在在UPS中中；在上线低压开关屏中安装在上线低压开关屏中安装断断路器以保护路器以保护UPS的的交流输入交流输入(正常正常交流输入交流输入及旁路及旁路交流

36、输入交流输入);在下游低压开关屏中安装断路器以保护不同的输出在下游低压开关屏中安装断路器以保护不同的输出回回路路以避免以避免故障的扩散和传播；故障的扩散和传播；2. UPS的的基本电路和组成基本电路和组成page 35w正常运行方式正常运行方式正常运行方式：提供给负载的所有电力都经过整流/充电器和逆变器的双重转换（AC-DC-AC），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市电停电或超

37、限、电池放电工作方式：当交流输入电压超出UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池无间断地投入，继续为负载供电。UPS将持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市电恢复正常(充电)工作方式：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，同时整流器/充电器开始给电池进行恢复性充电。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page 38UPS的基本运行原理的

38、基本运行原理w旁路运行方式旁路运行方式 当停止逆变器时，当停止逆变器时，负载负载可以无间断地切换到旁可以无间断地切换到旁路交流输入路交流输入(根据安装方根据安装方式的不同由式的不同由市电市电或后备或后备电源供电）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： UPS内部故障；负载电流瞬变电流尖峰(冲击电流或故障电流)；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 可由可由两台两台不同容量的不同容量的UPS组成，组成，主机带重要负载主机带重要负载，备机带次要负载或不备机带次要负载或不带载带载；主机到备机的切换无间断。；主机到备机的切换无间断。 优点：可靠性最高；连接简

39、单；后备时间延长。优点：可靠性最高；连接简单；后备时间延长。 缺点：不能增容；过载能力不能增大。缺点：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 由由2 2到到4 4台台单机型单机型UPSUPS组成，组成，每台每台UPSUPS具有各自的静态具有各自的静态旁路，可实现：旁路，可实现：并联冗余；并联冗

40、余；并联增容。并联增容。 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。 缺点：所有缺点：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 由由2到到6台同等容量的并台同等容量的并联型联型UP

41、S组成，采用大组成，采用大容量的公共静态旁路开容量的公共静态旁路开关柜，以便实现：关柜，以便实现：并联冗余；或并联冗余；或并联增容。并联增容。 优点：公共旁路过载能优点：公共旁路过载能力大；可靠性高。力大；可靠性高。 缺点：占地面积大；价缺点：占地面积大；价格昂贵。格昂贵。手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UP

42、S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 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QF1Q4SQ3

43、BPQ1UPS1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QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2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

44、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 463）UPS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

45、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)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 UPS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技术发电机组成的动态机组发展到以半

46、导体变流技术为基础的静态为基础的静态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 UPS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 IGBT UPS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)。 UPS的整流器基本采用的整流器基本采用SCR桥式整流，个别桥式整流，个别UPS厂家已

47、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，容量小于混合的含功率因数校正功能的整流器，容量小于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 UPS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。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/ /输输出出容容量量功功率率器器件件控控制制人人

48、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 es s 1 10 00 03 3/ /1 1

49、2 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 3/ /1 13 30 0- -6 60 0k kV VA

50、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 86 6年年E EP PS S 2 20 00 00 03 3/ /3 31 10 0- -8 80 0K KV VA AG GT TR R8 8位位微微处处理理器器数数字字/ /文文字字显显示示8 86 6年年M Ma ax xi ip pa ac c1 1/ /1 1，3 3/ /1 11 10 0k kV VA A以以下下G GT TR R8 8位位微微处处理理器器数数字字/ /文文字字显显示示8 89 9年年E EP PS S 5 50 00 00 03 3/ /3 36 60 0- -8 80 00

51、 0K KV VA AS SC CR R8 8位位微微处处理理器器数数字字/ /文文字字显显示示 可可6 6台台并并机机9 90 0年年M Ma ax xi ip pa ac c3 3/ /1 11 15 5, ,2 20 0k kV VA AG GT TR R8 8位位微微处处理理器器数数字字/ /文文字字显显示示9 91 1年年E EP PS S 2 20 00 00 03 3/ /3 31 10 00 0, ,1 12 20 0k kV VA AG GT TR R8 8位位微微处处理理器器数数字字/ /文文字字显显示示梅兰日兰梅兰日兰UPS发展史发展史page 51时时间间型型号号输输入

52、入/ /输输出出容容量量功功率率器器件件控控制制人人机机对对话话（智智能能型型）备备注注9 92 2年年G Ga al la ax xy y3 3/ /3 34 40 0- -3 30 00 0k kV VA AG GT TR R1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /文文字字显显示示 可可6 6台台并并机机9 93 3年年C Co om me et t1 1/ /1 1, ,3 3/ /1 1，3 3/ /3 35 5- -3 30 0k kV VA AI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器代代码码显显示示9 93 3年年P Pu ul ls sa ar r E E

53、X X1 1/ /1 15 5K Kv va a以以下下I IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器代代码码显显示示9 95 5年年G Ga al la ax xy y3 3/ /3 34 40 0- -8 80 00 0K Kv va aI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /文文字字显显示示 可可直直接接并并联联9 96 6年年G Ga al la ax xy y P PW W3 3/ /3 32 20 0- -1 12 20 0K Kv va aI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /中中文文显显示示 直直接接并

54、并4 4台台9 98 8年年 G Ga al la ax xy y1 10 00 00 0P PW W3 3/ /1 13 30 0- -8 80 0K KV VA AI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /中中文文显显示示 直直接接并并4 4台台9 99 9年年P Pu ul ls sa ar r L LS SX X1 1/ /1 11 1- -5 5K KV VA AI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /文文字字显显示示2 20 00 00 0E Ex xt tr re em me e1 1/ /1 11 1- -1 12

55、2K KV VA AI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器代代码码显显示示2 20 00 00 0G Ga al la ax xy y 3 30 00 00 03 3/ /3 31 10 0- -3 30 0K KV VA AI IG GB BT TS SI II IM M1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/ /中中文文显显示示 直直接接并并4 4台台2 20 00 00 0G Ga al la ax xy y P PW W3 3/ /3 31 16 60 0- -2 20 00 0K KV VA AI IG GB BT T1 16 6位位微微处处理理器器 数数字字/

56、 /中中文文显显示示 直直接接并并4 4台台梅兰日兰梅兰日兰UPS发展史发展史page 52w梅兰日兰静态不间断电源的发展历史梅兰日兰静态不间断电源的发展历史由此可见，梅兰日兰每两到三年，即推出一个新产品；每五到六年，即更新一代同容量的产品。所以梅兰日兰的UPS始终保持着技术领先性能优异的特点，成为用户信赖的著名品牌。梅兰日兰梅兰日兰UPS发展史发展史page 53UPS的常用的常用技术指标技术指标基本技术指标基本技术指标page 54如 果 只 有 一路 交 流 输 入手 动 旁 路整 流 器充 电 器/电 池负 载主 交 流 输 入上 线 母 排上 线 T H D U下 线 T H D U

57、 主输入电压U1：380V15%主输入频率F1：50Hz 10% 输入范围越宽，对市电的要求越低，电池放电的机会越少，受市电影响也越小。启动电流：小于In（额定电流） UPS应具有斜坡启动的功能，以减小启动电流对电网的冲击，造成输入开关跳闸。输入功率因数PF：0.8(SCR-6p)或0.9(SCR-12p)，0.95(SCR+IGBT)，0.99(PFC+IGBT)输入电流谐波总失真度THDI：30%(SCR)，20% 到30% (SCR + IGBT)，10%(SCR-12p)，5% (PFC+IGBT) THDI越大，对电网注入的谐波含量越大，特别是使用发电机时应注意。UPS的常用的常用技术指标技术指标基本技术指标基本技术指标page 55如 果