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UPS基础知识基础知识 咨询中心咨询中心 李豁亮李豁亮 2012年7月22UPS 全称叫做：Uninterruptible Power System中文名称：不间断电源系统主要功能：稳压滤波：消除电网中各种干扰不间断：依靠电池提供长延时33UPS分类分类按照按照UPS的工作状态分为的工作状态分为动态UPS：飞轮旋转式，通常为500KVA以上大功率UPS静态UPS：市场主流，固定式安装按照按照UPS的输入输出相数分为的输入输出相数分为单进单出三进单出三进三出按照按照UPS使用环境分为使用环境分为商用UPS工业UPS按照按照UPS硬件结构分为硬件结构分为后备式在线互动式在线式44我国的用电制度我国的用电制度分为三相和单相两种电压分为三相和单相两种电压电网中传输的是三相电，频率50Hz三相电又叫工业电，标准电压是380V单相电又叫市电、民用电，标准电压是220V三相负载分为三相负载分为Y形和形和 形两种接线方式形两种接线方式 UPS输入端需要使用Y形接线方式电动机一般使用 形形接线方式三相四线和三相五线的区别三相四线和三相五线的区别在于低压配电网中采用三相四线传输三相四线和三相五线的区别在于有没有保护地线（G）保护地线在变压器侧和零线(N)接在一起供电线路中需要采用三相五线UAUBUCNG55正常模式正常模式电池模式电池模式电池电池交流输出交流输出市电输入市电输入市电输入市电输入后备式后备式UPS转换开关转换开关逆变器逆变器充电器充电器66后备式后备式UPS优缺点优缺点优点：优点：结构简单效率高价格便宜，适于家庭或个人电脑使用缺点：缺点：负载平时为市电直接供电，供电质量差，无法消除各种市电干扰逆变器平时不工作，因此转换停电后，转换时间10mS电池逆变输出波形通常为阶梯波（模拟正弦波），谐波含量大77交流输出交流输出电池电池电池模式电池模式正常模式正常模式市电输入市电输入在线互动式在线互动式UPS稳压器稳压器逆变器逆变器88互动式互动式UPS优缺点优缺点优点：优点：整机效率高逆变输出为正弦波价格便宜，适于家庭或个人电脑使用缺点：缺点：功率小负载平时为市电直接供电，供电质量差，无法消除各种市电干扰逆变器平时不工作,因此转换停电后，转换时间10mS99在线双变换式在线双变换式UPS整流器整流器整流器整流器逆变器逆变器逆变器逆变器主输入主输入主输入主输入旁路输入旁路输入旁路输入旁路输入手动维护旁路手动维护旁路手动维护旁路手动维护旁路静态开关静态开关静态开关静态开关蓄电池蓄电池蓄电池蓄电池负载负载负载负载1010在线双变换式在线双变换式UPS双变换：是指UPS将输入市电经过交流直流交流的双重变换，最终为负载提供了与市电隔离的纯净交流电源在线式双变换结构被证明是可适应各种极端恶劣电网环境、最为可靠的UPS架构，适用于各种关键负载供电1111所谓的所谓的“工频机工频机”和和“高频机高频机”的区别的区别“高频机”无需输出隔离变压器，体积小，重量轻“高频机”输入THDI低，是绿色环保电源“高频机”采用IGBT整流控制技术，各项指标高，更稳定可靠。特别需要说明：国际标准没有任何的特别需要说明：国际标准没有任何的“工频机工频机”和和“高频机高频机”的定义。的定义。这个名词是中国这个名词是中国UPS界界“特有特有”的。的。1212“工频机工频机”原理原理全桥式逆变结构必须加装输出升压变压器UWV+U1W1V1N1313“高频机高频机”原理原理整流器整流器升压器升压器+逆变器逆变器INV.STATIC SW.RES.STATIC SW.UV W N U1 V1W1N1U2V2W2N2输入输出380VDC1414IGBT器件：逆变器器件：逆变器PWM斩波输出斩波输出380VDC-380VDC15151.视在功率视在功率 S S=电压电压V V 电流电流A A=VA(=VA(伏安）伏安）2.2.有功功率有功功率 P P=S S 功率因数功率因数F F =W=W（瓦特）（瓦特）3.3.无功功率无功功率 （乏）（乏）4.4.功率因数功率因数F F=P P/S S=cos=cos S S Q QP PUPS参数详解参数详解1616UPS参数详解参数详解视在功率：电流与电压有效值的乘积有功功率：是电器实际工作时做工的功率，是电度表中计量的读数，即为付费的数量无功功率：在市电与负载之间往返传递的功率功率因数：有输入功率因数和输出功率因数之分输入功率因数：是表示UPS本身具备的负载特性及向电网引入有功功率的情况，越高说明对市电的利用越充分。输出功率因数：实际上等于负载的功率因数。台式电脑大概为0.6-0.7，服务器现在可以做到0.9，实际计算UPS容量的时候要根据负载的功率因数来计算，如果UPS的输出功率因数可以做到0.9，但是实际负载的功率因数只有0.7，则只能按照0.7计算。1717UPS参数详解参数详解UPS并不稳频市电在一定范围内变化时，UPS时刻跟踪市电的变化，保持同步。当市电变化范围超过频率跟踪范围时，UPS不跟踪市电，稳频工作。相关指标为：输入频率、频率跟踪范围、频率跟踪速率：1818UPS参数详解参数详解峰值因数(CF)所谓的 CF 是指周期波形的峰值与有效值之比。由于计算机性负载接受正弦波电压会产生 CF(介于 2.4-2.6 倍的电流)，因此，UPS 设计时常需能提供 CF 值 3 的规格，以满足计算机性负载的应用。(3:1)冲击性负载的CF远大于3:1,因此需要增加UPS的功率来承受冲击。1919UPS参数详解参数详解THDI输入电流谐波总失真度THDI代表了UPS工作是向电网造成污染的程度，这项指标越低越好。“工频机”THDI很高2020UPS参数详解参数详解电池相关知识UPS中使用的电池一般为12V,长延时可能会用到2V。AH表示电池容量，A表示电流，H表示小时。UPS中常用100AH电池100AH电池一般是基于20小时放电率下的，即以5A放电电流，可以放20小时。因此如果放电电流更大，则容量达不到100AH。以沈松电池为例：2121相关产品图片-Powerware系列UPSEaton 9130Eaton 9135Eaton 91557003000VA56kVA830kVAEaton 9390Eaton 939540160kVA2001100kVAEaton 9355840kVAEaton Blade(刀片式)1260kVAPowerware系列系列200625kVAEaton 93152222相关产品图片-Powerware系列UPSPowerware系列系列-船用船用830kVA 9155M840kVA 9355M40160kVA 9390MPowerware系列系列-PPM精密配电柜精密配电柜20300kVA232313kVA424kVA15120kVAXPA3A3525kVAARRAY系列系列 MP 13kVA620kVA6080kVAC C-3C3C32040kVA城堡系列城堡系列 3C3 EXMT-Pro5001kVA5001kVATG5001kVA后备式后备式K-Pro产品展示-山特UPS0U PDU1632A2424山特现有山特现有UPS的输入的输入/输出类型输出类型类型机型容量输入/输出备注后备式K-Pro500VA1000VA1/11 代表：单相 电压：220VAC3 代表：三相 电压380VACMT-Pro500VA1000VA1/1TG500VA1000VA1/1在线式城堡C1KVA3KVA1/1城堡C6KVA10KVA1/1城堡3C10KVA20KVA3/1城堡3C3-EX20KVA40KVA3/3城堡3C360KVA80KVA3/3XP1KVA3KVA1/1A4KVA24KVA1/1、3/1MP5KVA25KVA3/1、3/33A315KVA120KVA3/32525伊顿爱克赛伊顿爱克赛9390系列系列UPS 40KVA 60KVA 80KVA 120KVA 160KVA2626宽度 519 mm宽度 944 mm深度 804 mm高度 1872 mm313 kg60-80 kVA120 kVA40 kVA160 kVA257 kg480 kg530kg尺寸与重量尺寸与重量2727绿色电源绿色电源-电源发展的潮流电源发展的潮流J全IGBT UPSJ输入功率因数：0.99J输入电流谐波失真度：3%J发电机配比：1:128286脉冲整流器脉冲整流器电流谐波电流谐波电压失真电压失真现实现实-电网污染日益加剧电网污染日益加剧传统的传统的UPS和开关电源设备都和开关电源设备都会产生电流谐波反馈，大量电会产生电流谐波反馈，大量电流谐波注入电网，造成电网电流谐波注入电网，造成电网电压畸变。压畸变。2929谐波的危害谐波的危害占用大量的电网KVA资源导致电力电缆发热，功率损耗零线电流增大电网谐振影响发电机组运行开关误动作3030国家关于电流谐波污染的规定国家关于电流谐波污染的规定通信用不间断电源通信用不间断电源-UPS标准标准(YD/T 1095-2000):指标指标1类产品类产品(IGBT整流器整流器)2类产品类产品(12脉冲脉冲+输入滤波输入滤波)3类产品类产品(6脉冲脉冲+输入滤波输入滤波)输入电压范围输入电压范围25%20%10%输入功率因数输入功率因数0.950.900.85输入电流谐波输入电流谐波总失真度总失真度5%15%0.9负载高功率密度，体积重量降负载高功率密度，体积重量降低低80%的的UPS负载率负载率94%4040不同技术不同技术UPS的效率比较的效率比较整流技术整流技术效率效率6脉冲整流器90%12脉冲整流器88%升压整流器93%IGBT整流94%4141高频高频UPS节省大量运行支出节省大量运行支出高频系列UPS整机效率高达 94%以100kW的负载为例，和12脉冲整流的UPS相比（高6%)效率差异效率差异每小时每小时每天每天每年每年6kW6度144度52560度每度电（商业）为1元每年节省52560元UPS寿命为10年：10年节省525600元4242高可靠性设计高可靠性设计全数字控制（全数字控制（32位位DSP芯片）芯片）ABM智能化电池管理智能化电池管理冗余的逻辑控制电源冗余的逻辑控制电源风道式冷却设计风道式冷却设计冗余风扇冗余风扇冗余并联技术冗余并联技术防回馈保护防回馈保护434332位全数字化位全数字化DSP控制控制 集成度高，减少板件，简化电路连接，降低故障率处理速度快，事件处理及时、准确避免了模拟控制固有的硬件差异及参数漂移等缺陷整机内部无任何电位器整机内部无任何电位器4444UPSABM电池管理技术电池管理技术超宽输入范围超宽输入范围电池很少需要电池很少需要放电放电ABM智能电池管理技术智能电池管理技术电池充电温度补偿电池充电温度补偿关键时刻电池提供充足能量关键时刻电池提供充足能量4545长期浮充导致电池极板钝化！缩短电池使用寿命长期浮充导致电池极板钝化！缩短电池使用寿命传统的充电方式为传统的充电方式为-长期浮充长期浮充ACB直流母线正极直流母线负极逆变器蓄电池一直连在直流母线上蓄电池一直连在直流母线上滤波电容市电市电4646ABM-周期性电池充放电周期性电池充放电4747ABM电池管理功能电池管理功能ACB电池可控硅电池可控硅触发电路触发电路蓄电池直流母线正极直流母线负极市电逆变器电池充满后从直流母线上脱开，纹波电流为零电池的充电和放电是两个回路4848项目项目传统技术传统技术结果结果ABM结果结果浮充长期浮充极板钝化90休息极板不钝化过充电长期充电，存在可能90休息，不可能电流纹波 长期充电，影响很大90休息，不可能热失控长期充电，存在可能90休息，不可能电池检测 强制放电，影响整流器工作电池自放电，不影响整流器电池寿命 无法延长电池寿命延长电池寿命达50ABM带来的好处带来的好处4949实验监测证明实验监测证明采用ABM电池管理功能可延长电池寿命50%5050风道式冷却设计优化顺序冷却风扇的冗余配置风扇的转速检测进风口设有除尘过滤网UPS冷却系统冷却系统5151整机冷却通道前面进风顶部出风优化顺序冷却先冷却接线端子和机械部件 再冷却上半部分的功率器件风道式冷却方式风道式冷却方式5252冗余风扇设计冗余风扇设计风扇为（N1）冗余设计任何单只风扇故障，不影响冷却效果可热插拔更换5353UPS热同步并机热同步并机UPS之间无需数据通讯电缆，消除并机系统单点故障隐患。UPS单机均完整并独立工作，无任何主从关系。采用自适应算法自适应算法进行同步跟踪和负载均分。单机的并机参数在线调试，不需要转旁路。负载不平衡度2%5454关键负载关键负载 UPS 1UPS 2.3.4up to 8 双总线输出柜负载均分负载均分5555高速动态相位调节高速动态相位调节小步长、高频率调节方式，每秒采样3000次FnFn-15656相位同步相位同步-负载均分负载均分5757相位同步相位同步-负载均分负载均分负载负载不均分度不均分度2%可操作维护性可操作维护性5959标配上进线和下进线口标配上进线和下进线口（4080KVA）6060标配上进线和下进线口标配上进线和下进线口（120160KVA）6161蓝色背光液晶显示屏蓝色背光液晶显示屏6262通讯选件通讯选件SNMP网络适配器网络适配器Modbus/Jbus协议转换卡协议转换卡干接点接口卡干接点接口卡6363强大的软件通讯强大的软件通讯(随机赠送随机赠送Lansafe 5)6464UPS集中监控集中监控（Powervision）6565UPS集中监控集中监控（Powervision）6666强大的全球监控系统强大的全球监控系统（Foreseer）6767强大的全球监控系统强大的全球监控系统（Foreseer）6868高频高频UPS的部分显著优势的部分显著优势性能性能Eaton6脉冲脉冲12脉冲脉冲升压整流升压整流备注备注输入功率因数0.990.80.850.95输入THD3%33%10%28%需增加滤波器输出PF0.90.80.80.8逆变器升压变压器不需要需要需要不需要电池管理ABM浮充浮充浮充并机HotSync通讯通讯通讯效率94%90%88%92%发电机配比1:12.5:12:12:1上进线标配选件选件选件标配上下进线6969 谢 谢！