UPS基 础 篇培训.ppt

1、UPS技术培训,基础部分,1 什么是UPS 2 UPS的功能 3 常见UPS种类介绍 4 UPS基本原理 5 UPS供电方案 6 UPS技术指标 7 UPS相关技术 8 UPS基础维护,主要内容,什么是UPS,UPS Uninterrupted Power System 利用电池化学能作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。,用户设备,蓄电池,市电或燃油发电机,UPS主机,UPS的应用方向,高频噪音干扰,“切换瞬变”尖峰,纯净稳定的正弦波,“振铃式”瞬态干扰,电压下陷,电压上涌,“换相失真”干扰,市电停电,频率不稳,目前UPS的功能除连续供电

2、外，下面是考虑使用UPS的主要因素。,为什么用UPS？电网问题,为什么用UPS ？,用投资额百分之几的UPS 保护占投资额百分之九十几的设备 实现客户价值的不间断增长,UPS的功能及地位演化,供电备份,净化电网,提供永久安全电力 实现用户心中梦想 !,1、 不停电功能 解决电网停电问题 2、 交流稳压功能 解决网压剧烈波动问题 3、 净化功能 解决电网与电源污染问题 4、 管理功能 解决交流动力维护问题,UPS的四大功能,为什么需要UPS,哪些行业需要UPS ？,银行系统 证券系统 保险系统 财政系统 税务系统 公安系统 邮政系统 教育系统 铁路系统 电力系统,总部容灾备份中心（服务器、存储器

3、等设备动力保护） 各银行总部将建立1个容灾备份中心 总部数据仓库与分析系统（服务器、存储器等设备动力保护） 数据及时采集、集中存储、挖掘有价值数据 区域数据中心（服务器、存储器等设备动力保护） 各银行将建立2-5区域性数据中心 省市级集中网络动力保护（交换机、路由器等网络设备动力保护） 集中帐务、统一核算、各地市信息单元合并 客户服务网点（PC、外设等终端设备动力保护） 建设和改造营业网点、客户服务系统,银行系统哪里需要UPS？,银行系统哪里需要UPS？,UPS需求特点： （中小型UPS的更换周期为35年） 省、市行数据中心：30200KVA 支行：1030KVA 储蓄所：3-10KVA AT

4、M自动取款机：12KVA,UPS采购流程： 省市行主管处长、部分分行主管行长或主管副处长、科长和相关工程师参与选型； 省市行计划上报主管行长和总行审批建设资金。,UPS种类,按工作原理不同，UPS分为： 离线式（后备式UPS、互动式UPS） 在线式UPS 按供电体系不同，UPS分为： 单进单出UPS 三进单出UPS 三进三出UPS 按输出功率不同，UPS分为： 微型 100kVA,按电池位置不同，UPS分为： 电池内置式UPS（标准机型） 电池外置式UPS（长延时机型） 按多机运行方式不同，UPS分为： 串联热备份UPS（用于中小功率机器） 交替串联热备份UPS（中小UPS) 直接并联UPS

5、(用于中大功率）,UPS种类,UPS种类,按变压器特点不同，UPS分为： 高频UPS（高频机） 工频UPS（工频机） 按输出波形不同，UPS分为： 方波输出UPS 阶梯波（准正弦波）UPS 正弦波输出UPS,UPS的基本原理,后备式UPS运行原理 有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；另外，市电通过充电器给电池充电。 停电后，启动逆变器，把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载。,充电器,逆变器,市电,负载,电池组,功率等级0.25-2KVA左右,互动式UPS运行原理 在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压,UPS的

6、基本原理,市电,双向,变换器,电池组,负载,市电正常/整流 停电/逆变,264-276V,150-175V,150-264V,功率等级0.7-20KVA左右,在线式UPS运行原理 不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。,UPS的基本原理,功率等级0.7-1500KVA左右,UPS的基本原理,功率等级10-480KVA左右,负载,主变换器,电池组,Delta变换器,175264V,220410V,补偿变压器,Delta变换UPS运行原理 Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能，主变换器是双向变换器。不能稳定频率。,四种UPS的比较,UPS的基本原

7、理,常见大功率UPS的工作原理,大功率三相UPS分类 传统SCR整流UPS 无隔离三相UPS 在线互动式三相UPS iTrust-UL33高性能隔离UPS,常见大功率UPS的工作原理,传统三相SCR整流UPS,优点：输入输出隔离、电网扰动不会影响负载、电池直接挂在母线上 缺点：体积大，重量大、成本高、输入谐波电流大、污染电网,业界通常方案输入功率因数0.7-0.85,谐波电流30%,传统三相SCR整流UPS,12脉冲整流器,移相变压器,负载,电池和逆变器,两个6脉冲 整流桥,逆变器控制信号SPWM波,SPWM（正弦波脉冲宽度调制）：调脉冲宽度来控制 输出电压稳定。,三相全桥逆变器,S,R,+,

8、R,N,T,R,S,S,T,T,_,无隔离三相UPS（高频机）,常见大功率UPS的工作原理,优点：功率因数高、谐波电流小、输入特性好、体积小、重量轻 缺点：输入输出不隔离、 电网的扰动对负载有影响；不可带半波 整流非对称性负载.,无隔离三相UPS（高频机）,本方案输入功率因数0.99,谐波电流3%；,常见大功率UPS的工作原理,在线互动式三相UPS,优点：成本低 缺点：输入输出不隔离、对电网扰动能力不强、供电质量差,iTrust-UL33系列高性能隔离UPS,优点：输入输出隔离 、供电质量好、输入特性好、功率因数0.99、 谐波电流3%、负载适应能力强 缺点：成本高、体积较大、 重量较重,常见

9、大功率UPS的工作原理,集中供电方式： 优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。 缺点：初期投资大，单机故障影响大。 分散供电方式： 优点：方案布置灵活，故障影响小。 缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。,UPS供电方案,UPS供电系统,一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜），UPS主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件等单元。,ATS,PD,UPS,+,-,UPS供电方案一主从机串联“热备份”,市电,负载,主机,从机,主机旁路,从机输出,SS,SS,UPS供电方案一主从串联备份,优点： 两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不

10、干扰的运行状态。 对于UPS同步跟踪性能要求较低。 采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。 缺点： 从机长期处于空载运行状态、效率低。 机电池组长期处于浮充状态，得到定期带载放电维护机会少，会影响电池寿命。 从机必须有良好的带阶跃负载能力。 长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键 无扩容功能。 相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。,UPS供电方案一直接并联,市电,负载,从机输出,并机逻辑控制,UPS供电方案一直接并联,并联条件： 同型号、同容量UPS 两台逆变器输出必须在同频率，同相位的严格同步跟踪状态。 两台逆变器输出电压幅值必须相等。 优点： 完善的锁相同步技术保

11、证多台UPS直接并联时可均分负载电流。 良好的扩容性能（N+1） 避免了“串联”热备份方式的缺点。 缺点： 对设备本身同步锁相技术要求高 对设备制造技术要求高输出阻抗接近。 对逆变器输出电压调节性能要求高分相调节 UPS必须同型号、同容量。 多台并联时，旁路也需增加“均流电感”,UPS供电方案双母线,双母线供电： 解决单母线运行方式存在的单点 “瓶颈”问题。进一步提高系统 可靠性。 系统配置复杂，投资大， 安装调试要求高。,BCB,电子切换开关,母线一,母线二,重要负载,一般负载,UPS1,UPS2,输入特性： 1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。 2、输入功率因

12、数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网， 影响干扰其它设备。 3、主电源频率允许范围。 4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）,UPS主要技术参数,输出特性： 1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。 2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。 3、输出过载能力。（如：过载125% 5MIN;150% 10S) 4、输出功率因数。 （0.6、0.7、0.8） 5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。,VA（伏安）与W（瓦特）的区别 VA-视在功率 W-有功功率 UPS容量单位- VA 负载容量单位- W、VA 注意： 对UPS而言，输出功率因数并不是越高越好。 VA（伏安

13、）与W（瓦特）的换算关系 典型计算机负载 ：功率因素0.6-0.7,UPS主要技术参数,UPS新技术,2、UPS冗余技术 交替串联热备份技术 单机/并机软件硬件兼容技术 分散式直接并联技术 数字并联技术,3、UPS防护技术 专业防雷技术 集中式风道技术 瞬态短路电流限定技术,5、绿色电源技术 功率因数校正技术 12脉冲整流技术 隔离变压器技术 电磁兼容技术,UPS新技术,6、电池自动管理技术 均浮充转换和温度补偿 电池放电终止电压自动调节 市电和电池联合供电技术 电池容量检测和寿命预估技术 电池自动巡检技术,7、网络监控技术 中文视窗技术 多数量UPS监控 安全监控技术 多协议、跨平台监控技术

14、,UPS新技术,UPS双变换技术,ACDC 整流 DCAC 逆变 另：ACAC 变压器、移相变压器、变频器等,数字控制技术,数字信号处理器（DSP）控制技术 单片机控制技术,产生各驱动信号、控制整流器、逆变器、 切换逻辑等,例：整流逆变DSP控制板,电池结构,电池工作原理,化学能,电能,电池均浮充管理,1、均充限流：0.1C 2、浮充转均充：0.05C 均充转浮充：0.01C,电池充放电管理功能,T1为恒压均充阶段，T2为浮充阶段，T3为电池逆变供电阶段，T4为限流均充阶段,放电特性,电池容量C20,C20：按0.05C20大小电流放电20小时所放出的容量,100AH电池按5A放电可放20小时

15、,电池电压,UPS电池与通信用电池比较,UPS后备电池常用计算方法,常用电池容量计算方法：,负载容量,（,VA,）输出功率因数,放电电流,电池电压,（,V,）逆变效率,K,为放电系数，工程上常采用的放电系数与时间的关系如下表。,电池容量K放电电流T,UPS后备电池常用计算方法查曲线,UPS系统结构,监控平台也是UPS的最重要组成部分之一,UPS监控,监控的功能： 1、实时了解和控制UPS的运行状态, 2、通过故障报告及时对UPS进行维护； 3、市电异常、电池电压低时，对计算机、 网络设备提供安全关机保护； 4、能在LAN、WAN及Internet上运行 5、具有保密性和安全性,UPS监控系统组成,UPS网络监控系统智能UPS网络监控软件 网络监控软件含以下三部分： SNMP卡 监控台软件 安全关机程序,UPS监控组网,监控界面组态图,监控界面状态图,监控界面历史事件、控制、数据查询,事件处理功能,UPS维修开关的使用操作,维修开关,维修开关作用： 对于6KVA上UPS都装有维修开关。 因为容量大的UPS带的负载相对较重要,需要进行现场的维修时，要保证用户负载供电的连续性。 维修开关就是可以实现用户负载的不停电维修。 ！注意 维修开