UPS基础原理介绍20100317

UPS基础原理介绍工程服务部:许小平目录一、电网分析二、UPS的定义和作用三、UPS的基本原理四、蓄电池五、UPS的选择和使用六、UPS的高可靠技术一、电网分析理想状态的电网频率：50HZ电压：220V波形：正弦波其它国家电网标准？电网分析现实的电网情况电压过高（大型电气设备关机、电网突然卸载）电压下陷（大型设备开机、大型电动机启动、大型电力变压器接入）频率漂移（超过3HZ;发电机的不稳定运行）高压尖脉冲（雷击、电弧放电、大型电气设备的开关操作）高频干扰（电动机运行、广播发射、微波辐射）断电波形失真过高过低正常电压尖峰陷落高频干扰波形失真电网分析电力故障的影响想象一下，以下遇到停电时运行中的计算机和服务器运转中的生产设备繁华都市的十字路口红绿灯写字楼里的高速电梯正在进行的手术……2009.6.11北京地铁2号线停电1小时2008年欧洲杯电视转播中心停电11分钟损失：8亿欧元-2600万-29万供电现状电力故障问题停电和瞬断计划性停电：限电、检修、维护、系统改造故障停电：超负荷、供电线路和设备故障自然停电：地震、水灾、台风、雷电、火灾电源质量电压和频率不稳电网污染电力干扰供电现状电力故障带来危害故障性质故障危害一个网站宕机一个潜在的用户在8s内离开一个路由器宕机局域网上有数百个用户无法工作一个光纤室宕机有数千个用户断开网络连接一套生产设备闪断造成几万到数十万的经济损失公共环境停电可能造成严重混乱、重大损失二、UPS的定义和作用UPS、不间断电源，即能提供不间断输出的交流电源。在市电停电时提供交流电源，切换时负载不中断。UPS已得到广泛应用，通常用于保护计算机、网络等重要设备。保护个人PC的UPS保护多台PC的UPS保护机房的UPS保护大楼的UPS……UPS的定义和作用UPS具有以下几项功能：电网正常时，市电电压通过UPS稳压、稳频后供给负载，同时能对机内的电池组进行充电，贮存后备能量；电网异常（欠压、过压、干扰、停电等）时，UPS的逆变器及时将电池组内的贮备直流电能转换成交流电能维持对负载的正常供电；UPS能在电网供电和电池供电之间自动进行转换，确保对负载的不间断供电，而且可以根据设备的精密程度来选择可承受的切换时间；UPS与发电机的比较比较项目发电机UPS后备能源柴油、汽油蓄电池备用电源启动方式被动式启动自动启动中断时间视启动时间而定，通常30分钟~数小时中断时间极短，在线式0，其它＜10ms对环境影响度噪声高，振动强烈噪声较低，振动不明显电源质量差，频率及波形差，电压不稳电压、频率和波形保持稳定三、UPS的基本原理按工作方式分按输出波形分按输出功率在线式后备式互动式正弦波方波梯形波小功率中功率大功率标准时长延时按工作时间后备式UPS基本工作原理

稳压器逆变器充电器输出输入同步切换开关控制电路后备式UPS基本工作原理

稳压器逆变器充电器输出输入同步切换开关市电正常时的工作状态控制电路后备式UPS基本工作原理

市电异常时的工作状态稳压器逆变器充电器输出输入同步切换开关控制电路在线式UPS工作原理OUT整流器逆变器充电器电池组INBYPASS旁路开关在线式UPS工作原理OUT整流器逆变器充电器电池组INBYPASS旁路开关标准模式在线式UPS工作原理充电器电池组OUT市电故障（电池供电）整流器逆变器INBYPASS旁路开关在线式UPS工作原理OUTBYPASS整流器逆变器充电器电池组IN旁路开关系统旁路（当UPS出现过载、过温、故障时）在线互动式UPS基本工作原理

稳压器输出输入输出继电器逆变器/充电器输入继电器在线互动式UPS基本工作原理

稳压器输出继电器输出输入逆变器/充电器输入继电器标准模式在线互动式UPS基本工作原理

稳压器输出输入输出继电器逆变器/充电器输入继电器市电故障（电池供电）四、免维护铅酸蓄电池电池规格应用中电池常见问题常用电池品牌电池使用注意事项电池规格额定电压：一般有2V、6V、12V，UPS常用12V的蓄电池是由6只2V的单体电池串联构成。实际上电池经充电后，其端电压高于12V开路电压（V）＞1312.712.512.212.0剩余容量%10080604020电池规格安时数：常见电池的AH数指25℃下，以恒定电流I放电t小时至终止电压，该电流I与放电时间t的乘积，用Cn表示，单位AH，n指几小时放电率。如C20。指100AH电池在25℃下，以恒定电流5A可放电20小时。常用AH数：7，24，38，65，100，120AH应用中电池常见问题外壳破损容量过低端子腐蚀内部短路电池过充常用电池品牌公司的电池分成A、B、C三类：A类指进口品牌，国内合资产品，有汤浅、松下等B类指进口品牌，阳光C类指国内品牌，KELONG、光宇等电池使用注意事项建议电池在+5℃~+30℃温度条件下使用，高温会缩短寿命，低温容量降低；不同品牌、不同容量、不同新旧的电池严禁混合使用电池使用中会产生氢气，所以要远离火源，保持通风；请保持环境清洁，过多的灰尘可导致电池短路五、UPS的选择和使用UPS的选择确定所需UPS的容量：计算所有的负载总和S=S1+S2++Sn单位：VAUPS容量≥S÷0.8（考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要）确定所需UPS的类型

工作模式、供电方式等选择，必须与负载类型、客户的现场等情况来决定。UPS的选择和使用确定所需的电池后备时间附加功能：冗余备份功能－－－串联备份、并联备份监控及网络管理功能防雷功能电池管理功能

…………项目实施能力及售后服务能力：大功率的UPS或大批量的UPS项目，对施工方的要求很高，另外，现在的UPS系统一般需要上门维护，所以要选择售后服务质量较好的供货商。可以从信誉度、技术实力、服务机构、维修备件等多方面进行考察。UPS的选择和使用环境要求：放置在通风良好的环境，且地面平整，并保持环境的清洁；确定无障碍物阻挡UPS通风口，机器的背面、侧面距墙壁10cm以上；远离过热源并避免阳光直射；避免灰尘多的地方；避免放置在雨淋、滴水、潮湿的场所；避免放置于含腐蚀气体的场所；避免放置于大变压器或强电磁干扰源附近。环境温度控制在+5℃~30℃之间，最好在25℃。最好有空调系统。UPS的选择和使用配电要求专门的输入输出配电柜（盒）合理的UPS输出插座布置合理的空开容量及电源线线径UPS输入输出应该配有总开关。合理分配各路负载。细分负载线路，避免负载之间互相影响。对线路的走线、电源线的颜色、接头等必须符合国标要求。若UPS需要配备发电机，注意发电机的选择（供电方式、功率容量等）并预先布线六、ＵＰＳ的高可靠技术冗余开关串联备份并联备份冗余开关

输出功率2KVA以下利用冗余开关KTS-10，构成双机热备份系统：UPS1和UPS2可以为任何一种UPS（或逆变器），只需功率容量相同。在UPS1和UPS2正常情况下，UPS1通过KTS-10给负载供电，如果这时UPS1出现故障，则改由UPS2供电，UPS1故障消除后仍由UPS1带载，其中的过程由KTS-10自动转换，不需人工操作，且转换时间在4ms内。优点：A、可靠性比单机提高一倍B、可在线维护，不需停机C、一般供货商能提供该方案的不多UPS1UPS2KTS-10负载输

入串联备份供电备机主机旁路输入市电输入旁路输入市电输入输出1输出2负载市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器静态旁路开关输出UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入双机串联备份整流器逆变器静态旁路开关UPS2输入UPS2旁路输入主机备机双机串联备份输出市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器静态旁路开关UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入整流器逆变器静态旁路开关UPS2输入UPS2旁路输入主机备机正常工作状态双机串联备份市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器静态旁路开关输出UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入整流器逆变器静态旁路开关UPS2输入UPS2旁路输入主机备机主机故障双机并联备份逆变器市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器整流器静态旁路开关静态旁路开关输出UPS2输入UPS2旁路输入UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入主机１主机２双机并联备份正常工作状态逆变器市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器整流器静态旁路开关静态旁路开关输出UPS2输入UPS2旁路输入UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入主机１主机２双机并联备份主机１故障状态UPS2输入逆变器市电输入1市电输入2自备油机整流器逆变器整流器静态旁路开关静态旁路开关输出UPS2旁路输入UPS1输入UPS1旁路输入手动维修旁路输入主机１主机２串联备份优点：

1、可由2台不同型号、功率、厂家的UPS组成

2、安装简单、无须调试、不增加额外辅助电路，因此成本较低，可靠性高

3、可做成n+1热备份

4、可不断电对UPS进行维修缺点：

1、备机长期处于备用状态，对电池不利，须人为对电池放电