UPS电源基础知识

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1、1会计学UPS电源基础知识电源基础知识市电或燃油发电机市电或燃油发电机UPS主机主机蓄电池蓄电池用户设备用户设备电网问题电网问题引发原因引发原因现象现象市电断电市电断电停电、空气开关跳闸停电、空气开关跳闸零电压持续零电压持续2 2个周波以上个周波以上电压浪涌电压浪涌大型设备关闭或雷击引起大型设备关闭或雷击引起电压高于电压高于110%110%额定值，额定值，持续一个或多个周波持续一个或多个周波波形下陷波形下陷大型设备突然启动、电网切换大型设备突然启动、电网切换电压低于电压低于80-85%80-85%额定值，额定值，持续一个或多个周波持续一个或多个周波瞬态尖峰瞬态尖峰 高压高压闪电、电子开关工作，

2、电焊闪电、电子开关工作，电焊电压峰值高达电压峰值高达60006000V V，持持续时间一般为续时间一般为0.5-50.5-5个周个周波波谐波干扰谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备备、无线通信设备、微波设备频率漂移频率漂移小水电，发电机小水电，发电机电源中断电源中断-给用户造成各种经济损失!1 1，数据丢失，通信中断，商机延误，数据丢失，通信中断，商机延误. 直接损失以每分钟直接损失以每分钟5000-1000005000-100000元计元计2 2，设备停运，仪表失灵，手术中断，设备停运，仪表失灵，手术中断. 间接经济损失无法估量间接经济损失无

3、法估量电源污染电源污染-严重影响网络安全和运行效率! 造成网络传输误码率大增，数据传造成网络传输误码率大增，数据传 输速度低下输速度低下瞬态尖峰、瞬态尖峰、电源浪涌、电源浪涌、高压脉冲、高压脉冲、 造成服务器、路由器、磁盘阵列造成服务器、路由器、磁盘阵列 等设备硬件损坏等设备硬件损坏谐波污染谐波污染线间噪声线间噪声频率漂移频率漂移1、 不停电功能不停电功能 解决电网停电问题解决电网停电问题2、 交流稳压功能交流稳压功能 解决网压剧烈波动问题解决网压剧烈波动问题3、 净化功能净化功能 解决电网与电源污染问题解决电网与电源污染问题4、 管理功能管理功能 解决交流动力维护问题解决交流动力维护问题用投

4、资额用投资额百分之几百分之几的的UPS 保护占投资额保护占投资额百分之九十几百分之九十几的设备的设备 实现客户价值的实现客户价值的不间断不间断增长增长提供永久安全电力提供永久安全电力实现用户心中梦想实现用户心中梦想 !净化电网净化电网供电备份供电备份UPS的功能及地位演化的功能及地位演化电紧张已成为广东经济难以突破的瓶颈供电紧张已成为广东经济难以突破的瓶颈供最新出版的瞭望周刊报导，由于供电形最新出版的瞭望周刊报导，由于供电形势紧张，广东省势紧张，广东省2002年上半年累计限电年上半年累计限电74377437次、次、限电量限电量76827682万瓩，限电地区主要集中在经济发万瓩，限电地区主要集中

5、在经济发达的珠江三角洲地区。达的珠江三角洲地区。因电力供应不足，珠三角的部分地区已停止因电力供应不足，珠三角的部分地区已停止新用户申请用电，许多企业只能自行发电。目新用户申请用电，许多企业只能自行发电。目前排队等候装电的企业中，深圳龙岗区占了前排队等候装电的企业中，深圳龙岗区占了200200多家，宝安区则超过多家，宝安区则超过300300家。家。金融33%电信28%邮政5%能源3%家庭2%交通2%制造6%政府10%其它7%教育4%2008年年UPS行业需求预测：行业需求预测：80亿亿RMBUPS需求特点：需求特点： （中小型UPS的更换周期为35年）省、市行数据中心：省、市行数据中心：3020

6、0KVA支行：支行：1030KVA 储蓄所：储蓄所：3-10KVAATM自动取款机：自动取款机：12KVAUPS采购流程采购流程：省市行主管处长、部分分行主管行长或省市行主管处长、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主管副处长、科长和相关工程师参与选型；型；省市行计划上报主管行长和总行审批建省市行计划上报主管行长和总行审批建设资金。设资金。 UPS用户机用户机监控平台监控平台电源线电源线网线网线通讯线网络系统 市电 柴油机 监控平台也是监控平台也是UPS的最重要组成部分之一的最重要组成部分之一后备式后备式UPS运行原理运行原理有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；

7、另外，市电通有市电时，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。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。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 电池组其特点是结构简单体积小成本低但输入电压范围窄输出电压稳定精度差有切换时间且输出波形一般为方波 互动式互动式UPS运行原理运行原理在线互动在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压市电功

8、率等级功率等级0.7-20KVA左右左右150-264V负载双向变换器电池组市电正常市电正常/整流整流停电停电/逆变逆变 264-276V150-175V功率等级功率等级0.7-1500KVA左右左右在线式在线式UPS运行原理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。，即逆变电路始终处于工作状态。Delta变换变换UPS运行原理运行原理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。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。不能稳定频率。功率等级

9、功率等级10-480KVA左右左右市电220410VDelta变换器主变换器电池组主变换器负载负载Delta变换器电池组较低中等 较高较高成本5ms12ms4ms左右零零切换时间低（供电差、仅是不停电功能）中等（分段稳压、滤除部分干扰）较好（稳压、滤除部分干扰）最高（稳压、滤除电网所有干扰）输出电源质量后备 热备 热备工作市电模式下逆变器状态后备式后备式互动式互动式 Delta变换式变换式在在线式线式四种四种UPS的比较的比较集中供电方式：集中供电方式：优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，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。减小传输误码率。缺点：初期投资大，单机故障影响

10、大。缺点：初期投资大，单机故障影响大。分散供电方式：分散供电方式：优点：方案布置灵活，故障影响小。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，易引发干缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。扰。一个完备的一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜）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主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件硬件等单元。等单元。ATSPD/+-市电市电AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/ACSSSS主机旁路从机主机从机输出负载优点：两台甚至多台两台甚至

11、多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。对于对于UPS同步跟踪性能要求较低。同步跟踪性能要求较低。采用不同型号、不同容量采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。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。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。电池寿命。从机必须有良好的带阶跃负载能力。从机必须有良好的带阶跃负载能力。长期运行，主机逆变器长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键静态旁路转换功能良好

12、是关键无扩容功能。无扩容功能。相对于相对于“并联并联”冗余系统平均无故障时间偏低。冗余系统平均无故障时间偏低。AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC市电负载从机输出并机逻辑控制并联条件：同型号、同容量同型号、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。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证多台完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。直接并联时可均分负载电流。良好的扩容性能（良好的扩容性能（N+1）避免了避免了“串联串联”热备份方式的缺点。热备

13、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本身同步锁相技术要求高对设备制造技术要求高对设备制造技术要求高输出阻抗接近。输出阻抗接近。对逆变器输出电压调节性能要求高对逆变器输出电压调节性能要求高分相调节分相调节UPS必须同型号、同容量。必须同型号、同容量。多台并联时，旁路也需增加多台并联时，旁路也需增加“均流电感均流电感”双母线供电：双母线供电：解决单母线运行方式存在解决单母线运行方式存在的单点的单点“瓶颈瓶颈”问题。进一步提问题。进一步提高系统高系统可靠性。可靠性。系统配置复杂，投资大，系统配置复杂，投资大，安装调试要求高。安装调试要求高。一般负载一般负载重要负载电子切换开关母线二

14、母线一UPS1UPS2输入特性：输入特性：1、输入电压范围、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。UPS输入电压单相输入电压单相220V，三相，三相380V。电压允许范围在正负。电压允许范围在正负15%之内变之内变化，化，2、输入功率因数、输入功率因数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，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。影响干扰其它设备。3、主电源频率允许范围。、主电源频率允许范围。4、输入电流谐波分量。（、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲变压器）脉冲变压器）输出特性：输出

15、特性：1、静态稳定度。大型为、静态稳定度。大型为1%，中小型为，中小型为2%。2、输出瞬态特性。大型、输出瞬态特性。大型5%，中小型，中小型8%。3、输出过载能力。（如：过载、输出过载能力。（如：过载125% 5MIN;150% 10S)4、输出功率因数。、输出功率因数。 （0.6、0.7、0.8）5、输出电压谐波失真度。典型、输出电压谐波失真度。典型3%以内。以内。VA（伏安）与伏安）与W（瓦特）的区别瓦特）的区别VA-视在功率视在功率W-有功功率有功功率UPS容量单位容量单位- VA 负载容量单位负载容量单位- W、VA注意：注意：对对UPS而言，输出功率因数并不是越高越好。而言，输出功率

16、因数并不是越高越好。VA（伏安）与伏安）与W（瓦特）的换算关系瓦特）的换算关系典型计算机负载典型计算机负载 ：功率因素：功率因素0.6-0.71、数字控制技术、数字控制技术模拟控制单片机控制模拟控制单片机控制DSP控制控制数字数字PID控制控制 全数字矢量控制全数字矢量控制2、UPS冗余技术冗余技术交替串联热备份技术交替串联热备份技术单机单机/并机软件硬件兼容技术并机软件硬件兼容技术分散式直接并联技术分散式直接并联技术数字并联技术数字并联技术 3、UPS防护技术防护技术专业防雷技术专业防雷技术 集中式风道技术集中式风道技术瞬态短路电流限定技术瞬态短路电流限定技术4、高频开关技术、高频开关技术晶

17、闸管绝缘栅双极晶体管（晶闸管绝缘栅双极晶体管（IGBT） 工频整流技术高频整流技术工频整流技术高频整流技术简单高频逆变数字化高频逆变技术简单高频逆变数字化高频逆变技术5、绿色电源技术、绿色电源技术功率因数校正技术功率因数校正技术12脉冲整流技术脉冲整流技术 隔离变压器技术隔离变压器技术电磁兼容技术电磁兼容技术6、电池自动管理技术、电池自动管理技术均浮充转换和温度补偿均浮充转换和温度补偿电池放电终止电压自动调节电池放电终止电压自动调节市电和电池联合供电技术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容量检测和寿命预估技术电池自动巡检技术电池自动巡检技术 7、网络监控技术、网络监控技术中文

18、视窗技术中文视窗技术多数量多数量UPS监控监控安全监控技术安全监控技术 多协议、跨平台监控技术多协议、跨平台监控技术 ACDC 整流整流DCAC 逆变逆变另：另：ACAC 变压器、移相变压器、变频器等变压器、移相变压器、变频器等 功率器件简介功率器件简介 电力电子器件通常也称电力半导体器件、功率半导体器件等。它是实现电力能量的变换处理和控制的半导体器件，是构成电力电子电路及其系统的基本单元 ，电力电子器件根据其开关控制特性可分为 ：如图1 不控器件指无控制端口的二端口器件其开关操作仪取决于施加于器件阳阴极间电压正导通负关断 可控器件指具有控制端口的三端口器件，其中： 1、半控器件可通过控制端口

19、控制其导通但不能控制其关断 2、全控器件可通过控制端口控制其导通也可控制其关断通常也称自关断器件维修开关维修开关PFC整流 逆变 电子开关EMIEMIo备机备机旁路输入维修开关电源污染电源污染-严重影响网络安全和运行效率! 造成网络传输误码率大增，数据传造成网络传输误码率大增，数据传 输速度低下输速度低下瞬态尖峰、瞬态尖峰、电源浪涌、电源浪涌、高压脉冲、高压脉冲、 造成服务器、路由器、磁盘阵列造成服务器、路由器、磁盘阵列 等设备硬件损坏等设备硬件损坏谐波污染谐波污染线间噪声线间噪声频率漂移频率漂移一个完备的一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜）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主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件硬件等单元。等单元。ATSPD/+-