1UPS产品基础知识(产品部)解析
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。
UPS01-UPS基础知识V
传统SCR整流UPS（工频）
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
异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。
3 phase input
Neutral
AC AC
AC AC
AC DC
Delta inverter
Battery
Main inverter
AC DC
Battery
3 phase output
Neutral
在线式UPS的基本原理（一）
功率等级0.7-1500KVA左右
UPS － Uninterruptible 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。
市电或燃油发电机
UPS主机
蓄电池
用户设备
什么是UPS
电 源：
利用电能变换技术将市电或电池 第一次电能转换成适合各种用电对象 的二次电能的系统或装置。
四种架构UPS性能对比
市电模式下 逆变器状态
输出电源质量
切换时间 功率范围
成本
在线式
工作
最高
（不停电、稳压、 净化功能）
零 >1 kVA
高
Dalta变换
互动式
85％能量直接市电 提供，
较高，无法解决电 网谐波污染等问题
零 10KVA 较高
热备
中等
（不停电、 近似稳压功能）
4ms左右 0.5－5 kVA
电能变换体现：变压、调压、整流、滤波、稳定、变换 电能变换技术：线性稳压、相控、变频、PWM、SPWM 、软开关PWM、移项谐振、无功补偿、功率因素校正等
《UPS基础知识》PPT课件
扰公害两个变换器 始终在
100%负载功率下工 作,整
机效率低,输出能力 有局限,可靠性一
主要内容
• UPS概述 • UPS基本原理 • UPS维护和使用注意事项
• UPS概述 • UPS基本原理 • UPS基本问答
问：在线式UPS与后备式UPS的主要区别在哪
答： 在线式UPS能解决所有的电力问题,而
后备式UPS只能解决部分问题,在线互动式 UPS的功能居其中.
谢谢大家!
后时,UPS逆变器不工作,充电器向电池充 电,市电通过智能调压直接向负载供电;
• 单逆变器;
• 输出电性能指 标一般,但能满足 负载要求;
市电掉电后,逆变器启动,电池通过逆变器向负载 供电;
市电—电池转换时,输出电压有转换时 间
• UPS不对电网 产生附加干扰公 害;
UPS基 础 知 识
主要内容
UPS概述 UPS基本原理 APC、UPS产品线基本介绍 UPS、基本问答
UPS概述
什么是UPS 为什么使用UPS UPS的功能 UPS的分类 UPS名词解释
什么是UPS？
1、 不间断地为用户设备提供交流电的一种 电源设备 2 、 它是将电网中的交流电转换成直流电能 储藏在蓄电池内、同时将电网中的各种杂波消 除、输出纯净交流电源在电网突然发生中断仍 然能保持正常供电、使用设备不会因为市电干 扰而关机,造成很大经济损失,尤其是在电信、 金融、证券、交通、医疗等行业机算机系统、 若电网突然中断损失巨大.
市电—电池转换时,输出电压有转换时,但小于 后备式的转换时间
传统双变换在线式UPS
特点：
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。
培训课程提纲-UPS基础知识及公司产品介绍
116 75
45
45
Senry FM65恒功率放电表
FM65 1.60 V 1.65 V 1.67 V 1.70 V 1.75 V 1.80 V 1.85 V 5m 363 347 344 331 308 276 221 10m 257 254 252 248 232 216 179 15m 196 194 192 189 184 172 150 30m 128 125 124 122 112 105 97.0 45m 96.2 95.2 93.8 92.4 90.8 89.9 82.9 1h 78.0 75.7 75.7 75.7 75.7 75.2 69.9 2h 45.8 45.1 45.1 45.1 44.3 43.5 41.8 3h 32.1 32.1 32.1 32.1 31.6 31.1 30.0 5h 21.1 21.1 21.1 21.1 20.8 20.6 19.3 8h 14.3 14.3 14.3 14.3 14.2 14.0 13.1 10h 11.9 11.9 11.9 11.9 11.7 11.6 11.0 12h 10.3 10.3 10.3 10.3 10.3 9.9 9.5 24h 5.4 5.4 5.4 5.4 5.4 5.3 5.0
C I2 I1
N2
外层 次级
内层 初级
U1
N1
U2
C
Xc=1/2πf C
28
28
全桥逆变器与输出变压器的关系
全桥逆变器
三条都是火线
UAB UBC UCA
N
一组直流电源，变压器不可缺少
29
29
半桥逆变器与输出变压器的关系
UAB UBC UCA
N
两组直流电源不可少，变压器可取消
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。
page 10
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；
Ú þ ·¹ ç µ ¶ Â © µ Ú » ·¹ ç µ Ò Â © µ
» à © ç Ò À ¹ µ ý à © ç È À ¹ µ UPS ä ö Ê ³
UPS简介
UPS电源的 基础知识
梅兰日兰电子（中国）有限公司
图解UPS基础知识
图解UPS基础知识⼀、 UPS分类根据电路结构的不同，UPS分为三种类型，即：冷备⽤UPS、双变换UPS 和互动UPS。
1、冷备⽤UPS别名：后备式UPS图⽚1⼯作原理：市电正常时，转换开关接通旁路，市电经旁路向⽤电设备供电，充电器对蓄电池补充充电；当市电异常时，逆变器⼯作，蓄电池对逆变器供电，转换开关接通逆变器，由逆变器向⽤电设备供电。
特点：电路简单，价格低廉，频率不可调，对市电的要求较⾼，逆变器输出多为⽅波或准正弦波，存在切换时间，⼀般⽤于⼩容量的场合。
2、互动UPS别名：线路交互UPS、市电交互UPS、在线互动式UPS图⽚2⼯作原理：在市电正常时，输出功率以市电为主，双向变换器⼯作在整流状态对蓄电池组补充充电；市电异常时，由双向变换器提供全部的输出功率。
特点：电路简单，价格低廉，逆变器可以双向⼯作，充电能⼒强，切换过程需要时间，频率不可调，对市电的要求较⾼。
3、双变换UPS图⽚3⼯作原理：⽆论市电是否正常，均由逆变器经相应的静态开关向负载供电。
市电正常时，整流器向逆变器供给直流电，并对蓄电池组补充充电；当市电异常时，蓄电池组放电向逆变器供给直流电。
特点：正常情况下，负荷由逆变器全部提供，电源输出质量⾼，切换时间为0，可靠性⾼，但两次转换存在损耗，效率较低。
⼆、 UPS冗余⽅式在通信机房常见冗余⽅式有以下⼏种：1、主从串联热备份正常情况下主机带载，从机空载，负荷不均分；主从机之间互换较困难，从机电池长期空载，设备⽼化不⼀致；从机需要有带阶跃性负载的能⼒，否则会出现主机切从机，从机切旁路情况；该⽅法⽬前基本不再使⽤。
图⽚42、并联冗余并联冗余采⽤N+1⽅式，N为主⽤，1为备⽤，当N=1时，就构成1+1⽅式，两台机器各带50％负荷，过载能⼒强，可靠性⾼，扩容较为⽅便，该⽅法应⽤普遍。
图⽚53、系统冗余常见的是双总线系统，系统内部设备独⽴，配电系统独⽴，是⽬前业内公认的最可靠及可⾏的⼯作⽅式，冗余⽅式发挥作⽤前提是负载设备配备双电源模块，且两个电源模块式负载分担模式⼯作，该⽅法也被普遍采⽤。
UPS基础及原理介绍ppt课件
33
备注
Floating Equalize
Boost
逆变基础
+
C1 +380V
D1 Q1
L
C3 N
C2 -380V
-
Q2
D2
L 220V
N
冲量等效原理
SPWM调制波的产生
大小、波形不相同的窄脉冲电压作用于
L、R电路时，只要脉冲电压的冲量相
等，则他们形成的电流响应就相同。因
此，要使图示的PWM电压波在每一个 时间段都与该时段中正弦电压等效，除 每一时间段的面积相等外，每个时间段 的电压脉冲还必须很窄，这就要求脉波34 数量很多。
49
山特K500型
互动式UPS工作原理
UPS基础及原理介绍
1
目录
电气基础交流 UPS原理和分类 UPS供电系统介绍 主要UPS厂家产品介绍
2
电气基础交流
1.电气安全 2.电气基本概念 3.电气变换种类 4.常用器件 5.接地型式
3
电气安全
电气伤害： 触电是指人体组织接触电流形成回路，触电的致命因素是电流。
欧姆定律表明电流与承受的电压成正比，与电阻成反比。 另外触电事故可能会伴随电弧及烧伤。
电压--单位正电荷q 从电路中一点移至另一点时电场力做功的大小，单 位V (伏)，kV、 mV、μ V
电流--带电粒子有规则的定向运动，在单位时间里通过导体任一横截 面的电量叫做电流强度，单位A（安培），kA、mA、μA
9
电气基本概念
阻抗--在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻 碍作用叫做阻抗。其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容 抗 ,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗，电容和电感在电 路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗。 阻抗的单位是欧姆Ω。
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为什么需要UPS
•信息社会中各行各业使用的精密设备随时会 受到电源污染的危害 电源污染--严重影响信息设备安全和运行效率!
瞬态尖峰、 —— 造成服务器、计算机、路由器、 电源浪涌、 磁盘阵列等设备硬件损坏 高压脉冲、
谐波污染 线间噪声 频率漂移
—— 造成莫名其妙“死机”、网络传输 误 码率大增，数据传输速度低下
在线式 市电模式下 逆变器状态 Dalta变换 85％能量直接市电 提供， 较高，无法解决电 网谐波污染等问题 互动式 后备式
工作 最高
热备 中等
（不停电、 近似稳压功能）
不工作 低
（仅近似 不停电功能）
输出电源质量
（不停电、稳压、 净化功能）
切换时间 功率范围 成本
零 >1 kVA 高
零 10KVA 较高
为什么需要UPS UPS的四大功能
1、 不停电功能 2、 交流稳压功能 3、 净化功能 4、 管理功能 解决电网停电问题 解决网压剧烈波动问题 解决电网与电源污染问题 解决交流动力维护问题
第一讲：UPS基础知识概要
1 2 3 4
5
为什么需要UPS UPS系统结构 常见UPS产品种类 UPS产品配置指南 UPS新技术
常见UPS产品种类
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：
简单串联热备份UPS 交替串联热备份UPS 并联冗余UPS
按工作原理不同，UPS分为：
后备式UPS 互动式UPS 在线式UPS
常见UPS产品种类:后备式UPS的基本原理
Main inverter
AC
3 phase output
AC DC
Delta inverter Battery
AC DC
Battery
Neutral
Neutral
常见UPS产品种类:在线式UPS的基本原理
不管电网电压是否正常，输出交流电压都要经过逆变器， 即逆变器始终处于工作状态。
常见UPS产品种类:不同UPS的比较
4ms左右 0.5－5 kVA 中等
5ms －12ms <1 kVA 较低
第一讲：UPS基础知识概要
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5
为什么需要UPS UPS系统结构 常见UPS产品种类 UPS产品配置指南 UPS新技术
UPS产品配置指南：UPS产品组件（示意图）
UPS产品配置：UPS产品组件（示意图说明）
1、UPS主机 2、蓄电池＋电池柜或电池架
第一讲：UPS基础知识概要
1 2 3 4
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为什么需要UPS UPS系统结构 常见UPS产品种类 UPS产品配置指南 UPS新技术
为什么需要UPS
•网络时代需要不间断的电力供应
电源中断--给用户造成各种经济损失!
1，数据丢失，通信中断，商机延误......
—— 直接损失以每分钟5000-100000元计 2，设备停运，仪表失灵，手术中断......
3、随机免费监控软件 4、SNMP卡＋网络集中监控软件 5、其它
C级防雷箱、充电板、隔离变压器、配电柜
UPS配置指南：UPS主机容量配置
• 考虑到用户负载启动时的冲击，一般情况下最佳负
载容量应为UPS容量的60%~80%。
• VA（伏安）与W（瓦特）的区别 VA----视在功率 ＝实际有用功率+无用功率 W----实际有用功率 VA（伏安）与W（瓦特）的换算关系 典型计算机和通信设备 ：1 W近似等于1.5VA • 一般个人计算机负载约200VA，小型服务器负载约
常见UPS产品种类:Dalta 变换UPS的基本原理
Dalta变换式，市电正常时，85％能量有市电直接提供， 15％能量有一个逆变器提供，当市电异常时，100％能
量有电池提供。无法解决市电上的谐波污染，比如：频
率异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。
AC 3 phase input AC AC
UPS系统结构
UPS － Uninterruptible 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。
UPS主机 市电或燃油发电机 蓄电池 用户设备
UPS系统结构
UPS的三种工作方式
正常市电方式 电池逆变方式 旁路工作方式
—— 间接经济损失无法估量
为什么需要UPS
供电紧张已成为广东经济难以突破的瓶颈
最新出版的《瞭望》周刊报导，由于供电形 势紧张，广东省2002年上半年累计限电 7437次、 限电量7682 万瓩，限电地区主要集中在经济发 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 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200 多家，宝安区则超过300家。
UPS技术交流
艾默生网络能源公司
第一讲：UPS基础知识概要
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5
为什么需要UPS UPS系统结构 常见UPS产品种类 UPS产品配置指南 UPS新技术
第二讲：艾默生UPS介绍
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艾默生UPS概述 艾默生UPS产品系列 1-60KVA艾默生UPS产品特点 80-800KVA艾默生UPS产品特点
常见UPS产品种类
按输出功率不同，UPS分为：
小功率（<6kVA） 中小功率（6至20kVA） 中大功率（20至60kVA） 大功率（>60kVA）
按供电体系不同，UPS分为：
单相输入单相输出UPS 三相输入单相输出UPS 三相输入三相输出UPS
按有无隔离变压器，UPS分为：
高频UPS（无内置隔离变压器） 工频UPS（有内置隔离变压器）
维修旁路 旁路开关 旁路
市电
市电开关
整流/升压
逆变
电子 转换开关
负载
维修开关
充电
UPS系统结构
监控平台也是UPS的最重要组成部分之一
用户机 监控平 台
网线
网络系 统
市电
电源线
网线
柴油机
UPS
通讯线
用户机
监控 平台
电源线
第一讲：UPS基础知识概要
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5
为什么需要UPS UPS系统结构 常见UPS产品种类 UPS产品配置指南 UPS新技术
市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍加稳压处理 的“低质量”交流电，逆变器不工作，蓄电池由独立的充
电器充电。
当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。
输入电压 自动电压调节Biblioteka 输出电压充电器逆变器
电池
常见UPS产品种类:互动式UPS的基本原理
互动式有一个双向变换器，当需要进行变压器抽头调整 时，首先启动双向变换器处于逆变工作状态，再进行抽 头换接。待抽头换接完毕后，停止双向变换器的逆变工 作状态，进入电池充电整流状态。