UPS产品基础知识(200511)
UPS基础知识
UPS基础知识[UPS作为一种不间断电源，在各个领域应用广泛。
本文着重介绍UPS基础知识及日常维护。
]目录第一章UPS电源概述 (3)1.1UPS电源概述 (3)1.2UPS的分类及工作原理 (4)1.3UPS高可靠性供电方案 (5)第二章UPS功率器件 (9)2.1UPS功率器件 (9)2.2UPS几种常用器件 (10)第三章UPS基本原理 (16)3.1UPS基本组成 (16)3.2整流器 (16)3.3逆变器 (17)3.4静态旁路开关 (18)3.5电池电路 (18)3.6工作模式 (18)第四章UPS电池 (22)4.1阀控式铅酸蓄电池的定义 (22)4.2阀控式铅酸蓄电池的分类 (22)4.3电池的结构及工作原理 (22)4.4阀控式铅酸蓄电池的性能参数 (24)4.5电池技术特性 (25)4.6电池使用与维护 (31)第五章UPS工程设计参考 (34)5.1UPS系统容量配置 (34)5.2UPS电缆的选配 (34)第六章UPS电源安全防护 (37)6.1UPS设备接地系统 (37)6.2雷电与UPS安全防护 (39)第七章UPS日常维护内容 (46)7.1日常维护和巡查内容 (46)7.2电池组定期维护（季度或半年1次） (46)7.3UPS定期维护（每年1次） (47)第一章UPS电源概述1.1UPS电源概述1.1.1什么是UPSUPS是一种利用电池化学能作为后备能量，在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地为用户设备提供电能的一种能量转换装置。
我们称之为不间断供电系统。
1.1.2UPS的发展过程UPS不间断电源起源于20世纪初的美国。
1903年，第一台UPS由艾默生公司制造，在当时的重工业中起到了重要作用，并为国家的快速发展奠定了基础。
这一阶段的UPS主要用于工业领域，为关键设备提供电力保护。
其次，随着技术的发展，UPS的功能和应用范围不断扩大。
在电网电压正常时，UPS利用电网电源充电；当电网出现异常时，UPS则释放存储于电池中的电能供负载使用。
ups基本介绍
UPS基本介绍一、简介不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS）是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源设备。
它主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
二、UPS的工作原理1. 正常工作状态在正常工作状态下，UPS通过电源线路将交流电压转换为直流电压，然后通过逆变器将直流电压转换为交流电压，为负载提供稳定的电源。
在这个过程中，UPS 还会对输出的电压进行监控和调整，确保其稳定性。
2. 电源中断状态当电源线路出现中断时，UPS会立即启动备用电源，通常是内置的蓄电池，通过逆变器将直流电压转换为交流电压，继续为负载提供电源。
这个过程几乎是瞬时的，因此被称为“不间断”。
三、UPS的主要组成部分1. 整流器：整流器是UPS的主要组成部分之一，它的主要作用是将交流电转换为直流电。
2. 蓄电池：蓄电池是UPS的重要组成部分，它的主要作用是在电源中断时提供备用电源。
3. 逆变器：逆变器是UPS的另一个主要组成部分，它的主要作用是将直流电转换为交流电。
4. 静态开关：静态开关是UPS的重要组成部分，它的主要作用是在电源中断时快速切换到备用电源。
四、UPS的主要类型1. 在线式UPS：在线式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并通过整流器和逆变器为负载提供电源。
在电源中断时，UPS会立即切换到蓄电池供电。
2. 离线式UPS：离线式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并为电池充电。
在电源中断时，UPS会立即切换到蓄电池供电。
3. 线上互动式UPS：线上互动式UPS是指在正常运行时，UPS直接从交流电源取电，并通过整流器和逆变器为负载提供电源。
UPS的基础知识
不间断电源的应用基础一、UPS的物理分类：1、动态不间断电源；2、静态不间断电源；60年代以前主要生产动态(Dynamic)不间断电源。
在交流市电正常时，用市电驱动马达，再带动发电机发出交流电，一方面给负载供电，另一方面带动巨大的飞轮，使飞轮高速旋转。
当市电波动时，由于惯性飞轮的惯性对短时间的电压突变或干扰无反应，保证了输出电压的稳定。
在交流市电停电时，依靠飞轮的巨大惯性继续带动发电机发电供给负载，同时启动备用柴油机，在柴油机的转速与发电机的转速（飞轮的转速）相同时，经离合器驱动飞轮，继续用飞轮带动发电机给负载供电，从而完成了从市电切换到柴油机的过程。
市电恢复正常后，由驱动马达来带动发电机给负载供电，同时经离合器将飞轮与柴油机脱离，完成从柴油机到市电的切换。
这个系统又称为D-M-G系统。
这个系统稳定可靠，维护技术要求比较简单，但设备庞大笨重、操作控制不灵活、噪声大、效率极低、且切换时间太长。
因此在60年代以后随着半导体电力电子器件的发展，被静态不间断电源所取代。
图1. 动态UPS的框图二、UPS的基本概念（一）.什么叫UPS?UPS是英文Uninterruptable Power Supply 的缩写，中文译为“不间断电源”，它是能够实现两路电源之间无间断地相互切换的装臵。
（二）.为什么要使用UPS？随着电子技术的飞速发展，各种各样的用电器越来越多。
而这其中的绝大部分都是非线性负载，也就是说它们从电网提取的电流的波形与电压波形不一致。
这样无疑给电网带来了大量的谐波以及其它的公害，使供电的质量越来越坏。
另一方面，一些重要的用电部门，如机场、医院、银行等等，和一些重要的用电设备，如计算机、通讯设备等等对供电质量的要求越来越高，不仅要求不停电，还要求电压、频率、波形准确完好，不能受到电网的任何干扰，要有一个干净或净化的电源条件。
这就使负荷（用电器）与电网供电质量之间的矛盾日趋加深。
电网的干扰(公害)分为六类：1）噪声：在正弦电压波形上叠加的一些尖脉冲（毛刺）；2）电压变化：正弦电压的幅值过高或过低；3）频率变化：正弦波的频率不是标准50Hz，过高或过低；4）瞬间间断：正弦波的短暂不连续，一般指小于300毫秒的间断；5）停电：正弦波的长时间不连续,一般指大于300毫秒的间断；6）谐波：在标准50Hz的电网频率上叠加了50Hz整数倍或非整数倍的信号，使正弦波形严重失真。
UPS基础知识-培训资料
– UPS维修时，通过手动的方 式将负载无间断地切换到维
修旁路，这样可以将UPS的 内部进行隔离，在不中断负 载的运行的情况下对UPS进 行维护和维修。 – 整流器/充电器，逆变器和 静态开关被关闭并从主电源 隔离出来。电池被其保护性 断路器隔离。
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UPS的基本运行原理
提高UPS可靠性的方法－热备份式并联：
> 可由两台不同容量的UPS组成，主机带重要负载，备机带次要负载或 不带载；主机到备机的切换无间断。
> 优点：可靠性最高；连接简单；后备时间延长。 > 缺点：不能增容；过载能力不能增大。
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UPS的基本运行原理
提高UPS可靠性的方法－ 直接并联
电压超出UPS允许的容限 范围或市电中断时，继续 为负载供电。UPS ，逆变 器和电池无间断地投入将 持续运行直到电池放电时 间终止，或在市电恢复正 常时回到正常运行方式。
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UPS的基本运行原理
恢复充电运行方式
– 市电恢复正常(充电)工作 方式：提供给负载的电 力都经过整流/充电器和 逆变器的双重转换，同 时整流器/充电器开始给 电池进行恢复性充电。
电子部件(晶体管， 可控硅， 二极 敏感性电子装 管)的开关、静电释放。 置的功能失常。
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UPS的基础知识
UPS的主要作用
1.两路电源之间的无间断相互切换；
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UPS简介
UPS电源的 基础知识
梅兰日兰电子（中国）有限公司
UPS基本常识
常闭触点接通。这样市电电源直接送到负载上。
2）当市电电源垢电压处在150－175V之间时，开关K0断开的同时，升压绕组输入端的开关K1闭合对 市电进行一定的升压处理后经转换开关送到负载。 3）当市电电源垢电压处在264－276V之间时，开关K2闭合，开关K0、K1断开，市电经抽头变压器上 的降压绕组降压处理后经转换开关送到负载。 4）只有当市电输入电压低于150V或高于276V时，电池放电经如图2所示的红色线路逆变输出纯净的 正弦波电源给负载。
RC Vi R1
R2 B C E Vi R1 R2 G
RD D S
(a)晶体管驱动电路
•(b) MOS管驱动电路
1. (c) IGBT管驱动电 路
UPS功率驱动器件
1)晶体管（电流控制型功率管）击穿电压：V(BR)CE
晶体管的基极开路的条件下，测试到的集电极C与发射极E之间所能承受的最大电压 值。当UPS中的晶休管被击穿损坏时，一般只会导致它的集电极-发射极被短路或开路。很 少发生因集电极-发射极被击穿而导致R1或R2耦合电阻被损坏的事故。更换时，即使在晶 体管的集电极仍残留一些电压，并不会造成新晶体管被损坏。
三.双变换在线式（On line）UPS电源
2.逆变器（续）
目前几乎所有UPS的逆变器，特别是大、中功率UPS基本上采用
脉宽调制（PWM）技术，结构如图5所示。在控制电路中，利用高
频三角波作为载波，对标准正弦波进行脉宽调制，产生脉宽随正弦 波幅度而相应变化 的高频脉冲序列，驱动功率开关管Q1～Q4，推
三、双变换在线式（On line）UPS电源
1.整流器
最基本的结构是采用全桥整流方式，包括单相和三相整流，输入交流电源经可控硅（或 二极管）整流后，由电感和电容构成的滤波回路进行滤波获得平滑直流电源，同时也滤除了
UPS基础知识
基础知识UPS的基础知识：1、UPS的定义：其中文名字是不间断电源，即在出现市电出现断电的情况下，通过蓄电池储存的电能继续为负载提供可靠的、稳定的电能；或者在市电发生大的波动，尤其是柴油发电机输出出现的电压波动、频率偏移等情况下，为精密负载净化电能，UPS属于电源设备，其容量单位为伏安，这个单位比较小，一般使用过程中采用千伏安（符号KV A）。
扩展一：用电设备的单位是什么？扩展二：设备的功率的计量分哪三种功率？扩展三：设备的三种功率的换算关系是什么？2、应用场合：它主要应用在负载在使用过程中不允许断电或者要求电能质量比较高的场合，如实验设备、网络机柜、医院急救设备、工业控制系统、发电厂、国防监测、航天航空领域、野外无人职守的通讯站、输油输气干线、重要交通干线的桥梁、隧道以及断电会给政府、社会带来不良影响甚至造成生命财产安全损失等诸多场合。
3、UPS的分类：UPS可分为后备式、在线互动式、双变换在线式、双变换电压补偿在线式几大类，第一种UPS在UPS的发展初期比较多，它是在市电断电过后逆变器才启动工作，因此它本身就有一个断电时间，一般在200ms左右，而计算机只要在断电180ms数据就会完全丢失，网络机柜在5ms内数据就会完全丢失，工业控制系统在4ms内都会丢失正在运行的数据，因此后备式UPS在当今的科技条件下已经基本上不能够满足人们对供电的要求，只有很少要求不高的场合，以及个人使用等功率较小的情况下才使用。
双变换在线式是目前使用最为广泛的UPS，它不论是否市电存在，逆变器始终处于工作状态，它的内部直流母线与蓄电池的直流母线是同一母排，因此，如果市电断电后，在毫秒级范围内可以实现毫不间断的供电。
双变换电压补偿式一般在大功率UPS中使用，它能够起到保护市电不受污染、使UPS输出功率因素接近于1。
保护用电设备。
4、UPS的组成：现在市场上绝大部分的UPS都是双变换在线式，它包括整流器、逆变器、蓄电池、电子旁路、手动旁路几大部分。
UPS基础知识培训资料
50Hz
UPS
60Hz(频率变换)
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UPS的基础知识
UPS的主要作用
5.提供一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或 间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、30分钟、 60分钟或更长。
输入
整流器
直流
逆变器
输出
电池
1)和5)是保证对负载供电的连续性； 2)、3)和4)是保证对负载供电的质量。
设备需增容，温度 升高，电容谐振， 毁坏变压器，电动 机噪声增大。
电磁或静电的传导或辐射骚 扰。目标是保证低发射率和 高抗扰性。
电 子 部 件 (晶 体 管 ，可 控 硅 ，二 极 敏 感 性 电 子 装
管 )的 开关 、静 电释 放。
置的功能失常。
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UPS的基础知识
UPS的主要作用
电 磁 兼容 性 (EMC)
< 1 微秒 幅值 < 1 到 2 kV 频率为几十 MHz 1 微秒到 100 微秒 峰 值 为 额 定 电 压 的 8 到 10 倍 ，频 率为几 MHz
> 100Байду номын сангаас微秒 峰值为额定电压的 3 到 5 倍 频率为几百 KHz)。 非线性负载吸收的谐波电流造成
电流和电压的波形失真。25 次以 上的谐波往往可以忽略不计。
一类供电 第二路供电
UPS 三类供电 第一路供电
输出
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UPS的基础知识
UPS的主要作用——解决电网中的骚扰 > 停电：短时间的、长时间的...
骚扰
特征
停电(Power outages)
间断(Micro-outages)
电压完全消失 10 毫秒。
UPS的基础知识
U P S的基础知识(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除UPS的基本知识一、UPS的概况1、UPS的概念Uninteruptible Power System的英文字首简称为UPS，即我们所说的不间断电源系统，依照字面上的解释即为电力系统停止供电时，在极短的时间内取代原有的电力设备，继续供电给负载系统使用。
其工作原理：首先在正常时利用整流装置将交流输入整流成直流电力，然后一路对蓄电池充电，一路籍以将直流电力供给逆变器，逆变器将直流电力转换成稳定的交流电力输出经静态开关装置供给负载使用。
当输入电力中断时，由储存在蓄电池内的直流电力供应逆变器工作转换成交流电力供负载使用。
待市电完成供电准备后，才停止由蓄电池输出转换。
二、UPS的组成概要依UPS内部构造可分为：电池组、充电器、逆变器及静态开关。
1、电池组UPS所用的电池种类相当多，其差别在于极板材质、构造及电解液成份的不同，目前广泛UPS采用的为铅酸免加水电池，其优点在于重量轻、寿命长。
电池容量单位为安培/小时（Ah），数值越大则表示电池的容量越大，一般UPS标准放电时间在满载状态下最长不超过15分钟，若使用者欲延长放电时间则需另外加长效型充电电路来使用，由于电池为UPS 市电中断后的电力来源，故其电池的品质及可靠度是不容忽视的，所以电池的品牌亦是选择UPS的指标，最好能尽量选世界知名品牌。
2、充电器电池充电器经由变压器与市电隔离，对电池充电及提供逆变器电力，此电源需有足够的容量，但又必需有一定限流装置电路来保护电池的寿命，一般而言，对已耗尽电力的电池进行充电，将花费其放电时间常数的 8～10倍才能回充至额定压的80％，故标准型小容量在线式每放一次电需8小时以上的充电时间才能恢复电力。
3、静态开关静态开关可由两个单向可控硅组成，以可控硅的高速开关特性来补偿输出继电器触点跳接时间，使AC与INV转换时，转换时间小于5ms，因为继电器的跳接时间不能满足UPS负载的要求（电脑允许断电的最短时间小于6ms）。