UPS不间断电源基础知识

完全解决
完全解决 好
9
10
可维护性
输出电压质量
一般
较差
好
好
常用功能
4
常用功能介绍
常用功能
POWER WALK IN 功能
缓起功能。可实现油机逐步接入整流器逐步开放，整流电压逐步升高， 启动电流逐步增大，可以有效的避免UPS启动时对油机输出端的冲击。
另外在并机接入发电机时，除了整流器逐步开放过程，同时可实现并机
常用功能
LBS同步器
LBS功能是通过LBS通讯使得两组没有并机联系的UPS达到输出同步的目的。 使用LBS功能是为了配合外部STS静态转换开关，使得STS转换开关的两路 输出电源同步，以减少STS的切换时间。 主要应用于双母线供电系统中，保证STS安全可靠切换。
常用功能
直流电压可选择
特性参数
？
投资：蓄电池＞UPS
分批接入的原则，更进一步的避免油机输出的关断保护，保证油机运行 的安全可靠。
常用功能
三段式充电原理
① 恒流充电阶段，充电器充电电流保持恒定，充入电量快速增加， 电池电压上升，电量充到85%~90%左右； ② 恒压充电阶段，充电器充电电压保持恒定，充入电量继续增加， 电池电压缓慢上升，充电电流下降，电量基本充满；蓄电池充满， 充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器充电电压降低到浮充电 压； ④ 浮充充电阶段，也叫涓流充电，充电器充电电压保持为浮充电压， 补充电池自放电，消除负极板硫化的作用。
工作原理
在线式UPS运行原理
有无市电，逆变电路始终处于工作状态。
功率等级1-1200KVA左右
工作原理
双变换在线式UPS
输入侧各种电压波形
输出侧电压波形
工作原理
传统在线式UPS的性能特点
输出电压稳定精度、频率稳定度、输出电压动态响应、波形失真度 等指标，都是比较高的； 没有转换时间；
UPS的功率余量有限，对负载提出限制条件；
常用功能
电池温度补偿
蓄电池温度越高，化学反应越剧烈，温度越低，蓄电池化学反应越平淡。
因此，在蓄电池温度高时，由于电池化学反应加剧，需要降低浮充电压
来减缓化学反应；蓄电池温度低时，化学反应减缓，此时需要升高浮充 电压来增强化学反应，以保证能量的正常转换，这个功能就叫温度补偿。
以25 ℃为基准，对于12V电池，每升高1 ℃，充电电压-0.018V；
对电网形成电流谐波干扰，输入功率因数低，经滤波后，最小的谐 波电流成份在10%左右，而输入功率因数只有0.8左右
如果在整流器中使用功率因数校正技术，则可把输入功率因数提高
到接近1，输入电流谐波成份也会大幅度降低； 在市电存在时，整机效率低，10KVA以下的UPS为80%左右，50
KVA的可达85-90%，100 KVA以上的可达90-92%。
2
UPS分类
UPS分类
UPS的分类（一）
逆变器工作状态：后备式、在线互动式、在线式
后备状态 ＜10ms转换时间
后备状态 ＜4MS转换时间
在线状态 转换时间为0
后 备 式
互 动 式
在 线 式
300VA~2KVA
UPS
1K~5KVA
UPS
1K~800KVA
UPS
UPS分类
UPS的分类（二）
交流供电模式：单进单出、三进单出、三进三出
每降低1 ℃，充电电压+0.018V。
常用功能
并机共用电池组
单组或多组电池并联为两台或多台并机中的UPS共同使用，以达到节
省投资成本的目的。
？
常用功能
案例分析:
☞需求：HI3306 UPS，1+1并机，系统后备 1小时；(N+1或N+X)系统方案。 特性参数 ☞配置：2*2*40=160节12V/100AH ☞方案: 2*40=80节12V/100AH 特性保护 ☞收益：80*1000元=80000元。
基础知识
为什么用UPS？
电压波动 停电 电线噪声 谐波失真 瞬态尖峰 电源浪涌
……
频率漂移
基础知识
电网故障掉电
电网电压低
Motors
电网电压高
基础知识
尖峰干扰
谐波干扰
供电 设备
综和干扰
基础知识
为什么用UPS？
市电
系统中断 数据丢失 硬件损坏
市电
UPS
供电无中断 数据安全 硬件被保护
基础知识
电源问题带来的损失
•在计算机故障中，有50－70％的原因是电源故障造成的
•电源问题是数据丢失的最大原因(45%以上 )
电源故障/电涌 风暴损害 火灾或爆炸 硬件/软件错误 水灾和水害 地震 网络中断 人为错误/破坏 HVAC 故障 其他
数据来源:Contingency Planning
•国际上,一半企业估计每小时停工造成的损失US$1000美圆, 9%的企业每
工作原理
离线式与在线式比较
序号 1 2 3 4 5 比较的指标、性能 高压瞬态 切换时间 浪涌 高压尖脉冲 波形下陷 离线式UPS 有限解决 4~10ms 有限解决 有限解决 有限解决 在线式UPS 完全解决 0ms 完全解决 完全解决 完全解决
6
7 8
电子干扰
频率漂移 可靠性
有限解决
有限解决 一般
UPS的分类（四）
备用时间：标准机、长效型 标准机 长效机
内 置
外 置 电 池
1-10KVA
7/9AH
1-800KVA
UPS分类
高频机与工频机的区别
序号 1 2 比较的指标、性能 过载能力 抗输入浪涌能力 一般 一般 高频UPS 工频UPS 较强 较强
3
4 5
输出抗冲击、短路能力
零地电压 输出级元器件
UPS系统：UPS主机+蓄电池+（电池柜）
UPS主机
市电或燃油发电机
Baidu Nhomakorabea
用户设备
蓄电池组
基础知识
UPS主要参数
UPS输入特性 UPS输出特性
输入电压范围 输入频率范围 输入功率因数 频率跟踪速率
输出电压波形失真度 输出电压稳压精度 输出功率因数 输出电流峰值因数 UPS效率
输入电流谐波
ECO模式为UPS单机节能工作模式，使用ECO模式时，UPS当旁路电 压在保护范围内时UPS处于旁路供电模式，此时逆变器也是在工作，UPS 内的静态开关没有切换到逆变侧，当旁路电压超出旁路电压保护范围， UPS将转为逆变供电。此种工作模式，效率可以达到98%以上。 但是ECO模式属于后备运行模式，因此在旁路和逆变切换的过程中会 产生一定的断电，在采用此种功能之前应该充分了解负载性质。
功率等级0.5-3KVA左右
市电 充电器 逆变器 电池组
负载
工作原理
后备式UPS的性能特点
市电存在时，效率高，可达98%以上； 市电存在时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载性质， UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真； 市电存在时，输出能力强，对负载电流波峰系数、输出功率因 数等没有严格地限制； 市电存在时，输出电压稳定精度差，但能满足负载要求； 市电存在时，整机要靠附加滤波电路提高UPS双向抗干扰功能； 市电掉电时，输出有转换时间； 电路简单，成本低，可靠性高； 由于输出有转换开关，受切换电流能力和动作时间的限制，当 前市面的后备式UPS多在3KVA以下。
一般
多
较强
少
相对较差，有高频分量 相对较好
6
7 8 9 10
功率器件容量
故障时器件损坏程度 可靠性 可维护性
小
高 一般 较复杂
大
低 好 简易 没有
直流母线电压对负载威胁 有
工作原理
3
UPS工作原理
工作原理
后备式UPS运行原理
有市电时，市电直接供给负载，逆变器不工作；同时充电器给电池充电。 无市电后，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。
小时停工损失US$50000以上
(来源:Yankee Group)
基础知识
目前我国的电力状况
• 目前国内电力可靠率
• 用户平均停电时间 • 与国外的比较:
99.89％
9.77小时
东京
法国 美国
20分钟，
94分钟， 58分钟,
新加坡
20分钟
• 国内可用性平均水平: 0.998
基础知识
UPS简易组成
5 6
灰尘并非完全隔离，但是穿透的灰尘总量不可 以影响电机的正常操作或是破坏其整体之安全 性
完全防止外物及灰尘侵入
常用功能
第二个数字代表防水
数字 0 1 2 3 4 5 6 7 防护范围 无防护 对垂直掉落水滴的防护 当护罩倾斜15度时 对垂直 掉落水滴的防护 对洒水的防护 对泼溅水的防护 对喷射水的防护 对强压喷射水柱的防护 对短时间浸入水中的防护 说明 无防护 垂直掉落的水滴不会造成损坏 当护罩对垂直轴任一边倾斜不超过15度之任意角度 垂直掉落的水滴不会造成损坏 对垂直轴任一边洒水不超过60度的任何角度不会造 成损坏 对护罩自任何方向泼水不会造成损坏 对护罩自任何方向喷射水不会造成损坏 对护罩自任何方向以强力水柱喷射不会造成损坏 在规范的压力及时间状态下，护罩暂时性浸入水中 (测试时间30分钟)，渗入的水量不可以造成损坏 在制造商与使用者双方同意，且较第七项条件更严 格的状态下，护罩持续性浸入水中，渗入的水量不 可以造成损坏。
基础知识
UPS特性保护
输入特性保护 输出特性保护
交流输入过压/欠压保护
输出过压/欠压保护特性 输出过载 短路保护
输入频率过高/过低保护
输入错相保护/缺相保护 直流输入过压/欠压保护
基础知识
其他特性保护
器件高温告警 风扇故障告警 整流模块故障告警 逆变模块故障告警
UPS分类
220V进220V出
380V进220V出
380V进380V出
单 进 单 出
1－15KVA
三 进 单 出
三 进 三 出
10－800KVA
6－30KVA
UPS分类
UPS的分类（三）
工作模式：高频、工频 无输出隔离变压器 有输出隔离变压器
高 频
工 频
1-500KVA
UPS
1-800KVA
UPS
UPS分类
维护：蓄电池＞UPS
特性保护
蓄电池新旧不能共用
常用功能
案例分析：
☞ 需求：
特性参数
60KVA UPS，负载率为75特性保护 ％，后备时间为1小时。 ☞ 配置： 2组40节12V/100AH。 ☞ 损失： 2*40*1000元=80000元 ☞ 方案：
UPS-LCD设置,去掉损坏电池。40-2=38
安全用电环境产品
——UPS基础知识
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UPS基础知识
UPS分类 UPS主要参数 UPS工作原理
常用功能介绍
基础知识
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UPS基础知识
基础知识
什么是UPS
UPS Uninterruptable Power Supply 即不间断电源 UPS能做什么? 三大基本功能: 稳压 滤波 不间断
工作原理
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。
功率等级0.5-5KVA
升压30V 0V 降压30V
负载
市电 双向 变换器
市电正常/整流 停电/逆变
电池组
工作原理
在线互动式UPS的性能特点
市电存在时，效率高，98%以上 市电存在时，UPS本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真 市电存在时，输出能力强，对负载电流峰值系数、输出功率因数等 没有严格地限制 市电存在时，输出电压稳定精度差，但能满足负载要求 市电存在时，变换器直接接在输出端，且处在热备份状况，对输出 电压尖峰干扰有滤波作用 市电掉电时，仍有转换时间，但比后备式要小 电路更简单，成本低，可靠性高 变换器同时有充电功能，省掉了后备式UPS的附加充电器，当要求 长延时供电时，无须再增加机外充电设备 由于变换器与输出直接接在一起，没有转换开关的限制，所以输出 功率可提高到5-10KVA
所起草，将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。这里所指的
外物含工具，人的手指等均不可接触到电器内之带电部分，以 免触电。IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电
器防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气、
防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。
常用功能
第一个数字代表防尘
数字 0 1 2 3 4 防护范围 无防护 防止直径大于或等于 50mm的固体外来物质 防护直径大于或等于 12.5mm的固体外来物质 防护直径大于或等于 2.5mm的固体外来物质 防护直径大于或等于1.0m m的固体外来物质 防尘 密闭防尘 说明 对外界的人或物无特殊的防护 直径50mm圆球形之探测器不可以全部穿过 直径12.5mm圆球形之探测器不可以全部穿过 直径2.5mm圆球形之探测器不可以全部穿过 直径1.0mm圆球形之探测器不可以全部穿过
优点：
节省购买电池的资金
节省安装空间 节省承重
节省运营成本
系统扩容比较方便 发挥电池的最大效能，提高电池利用率
常用功能
EPO功能
UPS（emergency power off）紧急关断开关。主要应用于紧 情况下快速关闭机房电源，避免发生更大的安全故障，如地震、 火灾等。
常用功能
ECO功能
常用功能
功能描述 特性参数 在部分蓄电池出现损坏且无法及时更换的情况下（ UPS所有交流电掉电
后），UPS能够给负载提供正常稳定可靠的高品质电源，保证系统的供电安 全。
特性保护
常用功能
IP防护等级
IP（Ingress Protection)防护等级系统是由IEC （INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION）