专用UPS简介课件

Silcon工业专用型

GutorUPS美国APC

目录第一部分：基础篇第二部分：介绍篇第三部分：归纳篇第四部分：选型篇第一部分：基础篇

UPS的主要作用是什麽，用户对UPS有什麽要求

现在UPS已发展到了什麽水平…二、使用UPS的必要性

（1）工业因素随着用电设备的逐渐增加,如大型冲床、起重机、电车汽车打火、大型整流器工作等，

（2）自然因素风、雪、雨、雷电、洪水、地震等

（3）人为因素误操作、电网维修等都会造成电网电压波动、上冲、下陷、打火、毛刺、停电；对那些精密用电设备、不允许停电的实时控制设备、信息中心等都会受其影响而造成系统瘫痪。

重要用户对用UPS的要求：

1、工作是实时控制，不允许停机，即使是极短暂地停机，也会造成巨大损失故要求机器的可靠性要非常高；2、因为控制的对象是一个过程，故要求控制信号要非常精密，不允许外来的干扰侵入，要求UPS的电磁兼容性能要好；3、管理员所管理的自动化机器非常多，精力也比较分散，若管好这些机器非常费神，就要求机器的自动化管理性能要强；4、出了故障要马上修理，以减小真正故障的几率；5、市电异常或负载异常时、市电恢复时等情况，UPS切换要无间隔、无跳动现象发生；6、价格要合理

三、当前UPS发展的水平（1）1999出版的新标准DDENV50091-3.1999和IEC62040.1999将UPS分为三类：1.双变换式(DoubeConversion)

AC-DC变换器***）

充电器逆变器A.C输入*）A.C输入*）D.C母线A.C输出**）UPS开关旁路(市电或发电机)A.C输入*）电池

*）交流输入端可合并**）二极管、可控硅或开关组件***）变换器可以是二极管整流器、相控整流器或整流器与DC-DC变换器组合双变换式UPS原理方框图(虚线为为带旁路时的情况)GutorUPS在此基础上根据特殊用途又加入了新的内容Delta变换器双向变换器主变换器双向变换器UPS开关A.C输入A.C输出旁路(市电或发电机)

4.Delta变换式UPS

这种UPS是和DDENV50091-3.1999和IEC62040.1999标准同时问世的，因此该标准只能原则性的将其提及，不可能具体涵盖。由下面电路中可以看出，在其定义的三个类型中，没有一个和它相同。由于它有两个变换器，将其归类到双变换式中也未尝不可。Delta变换式UPS从电路结构到工作原理和上述的也完全不同，因此在功能上有所突破是预料中的事。(2)目前几乎所有UPS的常规指标都能满足用户的一般要求,比如:输出电压静态稳定度、动态稳定度、输出波形失真、输出电流峰值系数等等(3)不少UPS都具有了智能化自检功能和网络功能、无人职守功能等(4)不少UPS,尤其是中大功率的UPS大都采用了IGBT功率器件(5)多数3/3UPS也都具备了三相负载100%不平衡时,三相输出电压不平衡度<2%的能力

但也存在一些不足，比如多数UPS仍保持了单负载功率因数的设计，由此而影响了带载能力和过载能力；甚至有的迫于价格的因素而有意降低了UPS原有的带载能力和过载能力，给应用埋下了隐患。（6）UPS可靠性的新提法—可用性（Availability）

在这里虽然也是可靠性的内容，不同的是：不但强调了平均无故障时间MTBF，而且更注重它的平均维修时间MTTR，其表达式为：

目前一流UPS的MTBF都很高，一般都在20万小时左右。由上式可以看出，如果MTTR<<MTBF，则A就趋于100%，这就向维修提出了很高的要求。比如，若UPS是模块化结构，排除故障速度就快，可以有效地提高可用性，但也不免提高了造价，这就是用钱购买可靠性的道理。第二部分：介绍篇

SilconGutorUPS是一种甚麽UPS，是如何工作的，

它的性能指标如何第一章概述1.SilconGutorUPS简图负载

外部电池110V/220V整流/充电器逆变器GutorUPS原理方框图2.Silcon

GutorSolidpower容量范围PEW(3/1)1000列:5150kVA电池电压:110V,540kVA；220V,500kVA；PDW(3/3)3000列:10220kVA电池电压:110V,1080kVA；220V,10160kVA；

第二章

原理

第一节UPS原理框图

第二节UPS运行原理

第三节整流器

第四节逆变器

第五节静态开关

第一节UPS原理框图

一般UPS是由整流器，逆变器，静态开关三部分组成，其简单的原理框图如下：

=~=~备电市电电池输出静态开关

=~=~电池输出静态开关

第二节UPS运行原理

(参见上页的系统原理框图）

1，正常运行

APC工业级UPS的正常运行模式为：市电--->整流器--->逆变器--->静态开关--->负载

2，电池运行

当市电超出所要求的范围或整流器故障时，APC工业级UPS自动转为电池运行，电池运行模式为：电池--->逆变器--->静态开关--->负载

3，旁路运行

在正常运行或电池运行时，当电池电压超出所要求的范围或逆变器故障时，APC工业级UPS自动由正常运行或电池运行转为旁路运行（输出无间断），旁路运行模式为：备电--->静态开关--->负载

整流器原理介绍(参见上页的整流器原理框图）

APC工业级UPS的整流器在为逆变器提供直流电的同时，亦为电池充电。它是全控桥六脉冲晶闸管整流器。市电经过隔离变的隔离及变压，为整流桥提供符合要求整流桥的输出电压波形图如下：

从图中可以看出，控制电压的上升（下降），

决定了整流器晶闸管触发点的后移（前移），从而决定整流器直流输出电压的降底（升高）。而控制电压的上升（下降），是由直流输出和市电电压的高底决定的，通过闭环控制系统，达到整流器输出稳定。

滤波器将整流桥输出的电压波形进行平滑滤波。滤波后的直流电压分为两路，一路为UPS逆变器供电，另一路给电池充电。

通过输入/输出的各处取样，经与控制器内的参数比较处理，可实现整流器的各项控制和告警功能。如市电电压高/低，直流总限流，电池充电限流，直流电压高/低等。

第四节逆变器

UPS逆变器的原理框图如下：

测量和控制电路整流电压+整流电压-输出电压控制信号的获取图此控制信号对逆变桥臂上斜对角的两个功率管触发的同时，对逆变桥臂上另外一对斜对角的两个功率管发出完全相反的控制信号；这两个控制信号合为一体时，你会发现在所有接合处都有一个空隙，此空隙称为“死区”，是防止同一桥臂上的两个功率管同时导通的。

滤波电抗器将逆变桥输出的含高频调制电压的波形（PWM）进行滤波；滤波后的波形为含高频调制电压包罗线的正弦波，此波形再经过隔离输出变压器及滤波电容器的滤波和变压，达到符合要求的稳定的输出电压波形。

通过输入/输出的各处取样，经与控制器内的参数比较处理，可实现逆变器的各项控制和告警功能。如直流输入电压高/低，逆变器峰值限流，逆变输出电压高/低等。

1.UPS系统配置一套完整的UPS系统包括以下几个部分：整流器逆变器静态开关手动旁路———不是GUTOR的范围旁路变压器——不是GUTOR的范围旁路整流器——不是GUTOR的范围电池—————不是GUTOR的范围2.UPS设备参数防护等级IP20机柜颜色RAL7032（国际灰）通风要求内部风扇、顶部通风电缆接入底部接入设备尺寸根据设备型号设备重量900Kg(PEW1030)3.UPS常规参数噪音55~65dBA工作温度-10℃~+40℃储存温度-25℃~+70℃工作湿度95%海拔<1000mMTBF及旁路可靠性>200000hrs设计标准IECDINVDBSEVI质量认证ISO90014.UPS输入参数输入电压允许范围

400/230VAC+10%/-15%频率

50(60)HZ+/-6%

UPS直流电压110/220/~400VDC

整流器输出稳压精度

+/-1%

浮充电压范围

100~120%可调

升压充电电压范围

100~125%可调

正常逆变器输入电压范围

+20%/-15%稳压工作范围

最大逆变器输入电压范围

+/-25%极限工作范围

5.UPS输出参数额定容量KVA功率因数0.8滞后输出电压230/400VAC稳压范围：--静态0~100%负载+/-1%--动态100%负载突变+/-4%恢复时间小于25ms逆变器过载能力逆变器输出短路200%100ms旁路过载能力1000%1秒频率50HZ稳频精度（本机频率）小于+/-1%同步范围(可调)0.5/1/2/4/6/8%波形正玹波失真系数（根据负载情况）<+/-4%线性；<+/-5%非线性允许的功率因数0.4滞后~0.9超前125%--10分钟；150%--1分钟6、PEW1000/PDW3000参数表400V10%400/230V10%旁路输入电压380/400/415V+10/-153相220/230/240V10%单相备电电压380/400/415V220/230/240V输出电压PDW3000(3/3)PEW1000(1/3)380/400/415V220/110V旁路稳压器输出电压

第四章UPS配套产品

第一节旁路稳压柜

第二节电池架（柜）

第三节输入（出）配电柜

第四节告警信号盘

第一节旁路稳压柜1.接在旁路上的交流稳压器电原理图2.补偿稳压器原理

图中：UI----稳压器输入相电压Uo----稳压器输出相电压

Uc----稳压器一相的补偿电压

当不计补偿变压器的阻抗压降时，有：Uo=UI+/-Uc

当UI改变dU时，若Uc相应改变dUc，且dU=-dUc，则Uo可保持不变。Uc的极性及大小是根据输出电压的变化而变化的，它由控制系统来实现的，从而实现自动保持输出电压的稳定。

3.技术参数

输入电压范围：380V/220V+/-20%

输出电压精度：220V+/-1%

输出电压调整：+/-5%（1~5%可调）

第二节电池架（柜）

APC生产的电池架（柜），是专为UPS主机配套的。其外型结构及颜色与UPS保持一致。电池柜的特点是美观大方，与UPS协调统一。电池架的特点是体积小，重量轻，有利于电池的散热，适于有单独电池间的用户。

第三节输入（出）配电柜

APC生产的输入（出）配电柜，是专为UPS配套的。其外型结构及颜色与UPS保持一致；柜体的特点是美观大方，与UPS协调统一。输出路数，开关选型，开关通断指示及变送器参数等，通常由用户来定；若需我方来定，需提供负载路数及容量。

第四节告警信号盘

APC公司生产的告警信号盘，是专为APCUPS配套的。其外型结构（通常为墙挂式）及颜色与UPS保持一致；柜体的特点是美观大方，与UPS协调统一。告警路数，指示灯选型，声警切除开关的选择等，通常我方来定；若需提供特定告警路数，双方可协商解决。

标准的告警路数为两路：

1.电池运行（Batteryoperation)

2.综合故障(Commonfault)

第三部分：归纳篇

SILCONGUTORUPS与一般商用UPS相比

在电路、结构和性能上归纳起来有几个突出的特点…GUTORUPS是SILCON产品的另一个系列PEW1000系列UPS三进单出5150kVAPDW3000系列UPS三进三出10220kVASDC系列整流/充电器电压:24240VDC电流:251200ADCSOLIDPOWERTM技术DELTA技术SILCON

GUTORUPS电路原理图1.输入输出均都有隔离变压器2.旁路有隔离变压器和稳压器3.具有外接电池组的隔离二极管4.有允许双路供电的专用接口

5.三进单出可做到150kVA一、电路特点二、结构特点1.设有与用户公用电池系统直流母排连接的专用接口

2.模块化设计，易于维护和修理3.按订单生产,整个系统一体化4.可9台并联三、性能特点UPS所有元器件都是工业级的,对环境要求低;并可根据用户要求部分或全部更换成不同级别的元器件,

从根本上满足用户要求2.直流工作电压低,防尘要求低，

保证了器件工作的安全性3.逆变器的直流输入范围宽110/220~400V

降低了对用户电池电压的要求4.带载和过载能力强逆变器过载能力125%--10分钟；150%--60秒

减少了负载由旁路供电的机会5.负载功率因数范围宽0.4滞后~1~0.9超前

拓宽了带各种负载的范围和能力

所以,GUTORUPS可工作于恶劣的环境中其它性能允许100%的不平衡负载（对PDW3000系列产品

同步范围宽----0.5/1/2/4/8%极高的效率93~98%（取决于额定值及电压）低噪音–标准60~65dBA，100%冗余62~75dBA极好的动态特性0~100%负载突变+/-4%极高的可靠性，平均无故障时间大于20万小时

获得ISO9001国际质量标准认证

与同类产品BEST的不同处

项目BestGutor容

量VDC=110V三进单出（3/1）三进三出（3/3）5~50kVAPEW10005~40kVAPDW300010~80kVAVDC=220V三进单出（3/1）三进三出（3/3）5~100kVAPEW10005~100kVAPDW300010~160kVAVDC=402V三进单出（3/1）三进三出（3/3）PEW10005~150kVAPDW300010~220kVA

总效率max84%91.2%

负载功率因数-0.4~1~+0.9

输出频率稳定度电池时:0.01%市电时:4%电池时:0.1%市电时:0.5%~4%可调四、系统连接特点热备份连接方框图*输入1、输入2、输入3也可连接在一起整流/充电器逆变器整流/充电器逆变器负载输入1输入2输入3输入1输入2输入3整流/充电器逆变器整流/充电器逆变器负载并联连接方框图*输入1、输入2、输入3也可连接在一起输入3输入4

输入1输入2输出输出

输入1输入2输入3输入4

输出多路供电情况多输入多机热备份连接方框图多输入多机并联连接方图第四部分：选型篇如何选择UPS的容量，如何评价UPS的质量，为何以

“性价比”的观点选择UPS最科学1、额定输出（负载）功率功率因数为0.8时的三角形设负载功率功率因数为0.8,输出功率为500kVA的UPS,带功率因数为0.8的负载,应是全匹配,功率三角形为:S=500kVAP=400kWQC=+300kVArQC={(500kVA)2400kW)2}1/2=

300kVArQL=–300kVAr

QC+QL=0

QL=–300kVAr整流器逆变器Q=+300kVAr电容–300kVAr市电输入RL这时的逆变器只按有功功率设计就可以了,功率管可以选小一、负载功率因数与逆变器设计的关系P={(500kW)2300kVAr)2}1/2=

265kWS=400kWP=265kWQ=300kVAr2、电阻性输出功率（负载功率因数为1）时的三角形

在这种情况下由于补偿电容已变成了逆变器的负载,占用了逆变器的一部分输出功率,使负载只能得到剩余的部分。所以，当输出功率因数为0.8的500kVAUPS在带输出功率因数为1的负载时，使输出能力大打折扣，理论上只能给出265kW！CR整流器逆变器Q=300kVAr电容这是单负载功率因数UPS的一大弊病！3、电容性输出功率（超前负载功率因数）时的三角形

UPS带超前功率因数负载时就相当于给其输出端加电容与原来的输出电容并联，使无功功率增大，如果有功功率不做相应减小时，就会导致过载。见下图S=500kVAP=400kWQ=300kVAr负载功率因数为一个范围的UPS，由于逆变器的设计不但有有功功率，而且还包括了无功功率，因此，功率管选得大，这才具备了强大的带载和过载能力。So

因负载功率因数为-0.4~1~+0.9的GutorUPS输出补偿不是一个常数，而是一个可变的范围，所以不会过载。So>（S=500kVA）这就是过载例：负载功率因数为-0.8的500kVAUPS带“+0.9”负载时的情况其额定输出P=400kW，Q=300kVAr；带“+0.9”负载时，无功负载为这时应输出的功率过载到（654.5/500)%=131%!二、UPS的容量选择三、如何以“性价比”的观点选择UPS

UPS降价带来的后果

1.降低了价格2.降低了性能

部分IMV改用了自备输出隔离变压器（原装标志为IMEL）

原装变压器启动电流冲击为7~10倍额定电流后配的电源变压器电流冲击为10~15倍额定电流SIEL的OEM40kVA用了150AIGBT，而原装是300A

SOCOMEC提高了风速，减小了IGBT

原统一的过载指标是：125%10分钟150%30秒EXIDE9340（80130kVA）125%10分钟150%