UPS培训基础知识

4ms左右 0.5－5 kVA 中等
5ms －12ms <1 kVA 较低
二、UPS 原理

常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
市电逆变工作模式：
在主路市电正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载 在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将 能量储存在电池中 ，如图：
对单机抗阶跃负载能力要求高。 没有扩容能力。
主路 市电
AC/DC----DC/AC
负载
旁路
AC/DC----DC/AC
从机
从机输出
方案二：直接并机型冗余供电
适用范围：大功率机型 优点： 多台UPS平均分摊负载、可靠性高。 缺点： 控制电路复杂。成本高。 形式较多：直接并机（N+1)、并机柜方式(并机旁路柜） 、导航型方式、热同步方式。
市电
175～264V
负载
充电器
逆变器
电池组
后备式UPS的基本原理（二）
- 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。
互动式UPS的基本原理（一）
功率等级0.7-20KVA左右
220±4％～±10％V
市电
补偿变压器 175～264V
负载
Delta变换器
主变换器
电池组
Dalta 变换UPS的基本原理（二）
－ 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。

主要组成
– 整流桥 中/小容量UPS采用二极管、IGBT、双向SCR 中/大容量UPS采用SCR – DC滤波电容 – PFC功率因数校正电路
逆变器：
功能： 把整流器或电池送来的DC电源变换成电压稳定（额定值±1%） ，频率稳定（额定值±1-2%，本机振荡精度可达额定值±0.05%） ，谐波含量少（THD＜5%，在峰值因数为3:1），干净的再生正弦 波AC电源供给负载。允许DCV变化范围：320V-490V。 组成： － － － － IGBT三相逆变桥 AC输出滤波电容 输出变压器 控制逻辑电路
2
逆变
切换开关
输入EMI
市电
整流
输出EMI
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ负载
3 4
充电器 电池组
在线式UPS的基本原理（二）
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。
Q3BP 旁路输入 Q1 主路输入 Q2 静态开关
TR2
~
REC
-
KM
INV
~
静态开关
Q5
UPS 输出
蓄电池
四种架构UPS性能对比
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
.
负载
(N-1 )× Po < Pmax <= N× Po
.
UPS N
UPS N+X
方案三：双母线供电
双母线供电：
~
BCB
~ ~
~
优点：
－ 解决单母线运行方式存在 的单点“瓶颈”问题。
UPS1
UPS2
－ 系统稳定性、可靠性高
－ 维修方便
母线二
母线一
缺点： － 系统配置负杂 － 成本高
一般负载
电子切换开关 重要负载
保证负载电源不会中断。 组成： 阀控铅酸电池（VRLA）——全密封免维护电池。 电池柜或电池架
电池开关
安装在电池柜内或电池房内温度传感器
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三、UPS 高可靠性的供电方案
方案一：主从机串联“热备份”方案
适用范围：中小功率机型 优点： 价格便宜，安装方式简单可靠。
缺点： 从机电池寿命缩短。
264～276V 降压绕组 150～175V 升压绕组
市电
低通滤波器
175～264V
负载
逆变器/充电器
电池组
互动式UPS的基本原理（二）
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。
Dalta 变换UPS的基本原理（一）
功率等级10-480KVA左右
并联的基本条件：除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件
和硬件版本需一致外，还需满足以下条件：
电压幅值相等
输出滤波器参数一致
电压频率一致
电压相位一致 均流一致
控制系统稳定
方案二：直接并机型冗余供电
冗余并机
UPS 1
扩容并机
.
UPS 1
UPS N 负载 ( N-1 )× Po < Pmax <= N× Po UPS N+1
利用电池化学能等作为后备能量，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。
为您重要的设备 提供灵活且完善 的电源保护
什么是UPS －UPS系统组成
一个完备的UPS系统，是由UPS主机、电池、市电（发电机)、后台监控 或网络监控软/硬件等单元共同组成的。
监控平台
方案三：双母线供电
UPS AC PPC
TVSS 电池
母线一
STS 单电源 负载 双电源 负载
LBS
UPS
TVSS 电池
母线二
AC PPC
计算机 网线
网络总线 电源线 通讯线
市电
网线
柴油机
UPS
计算机
监控平台
电源线
一、UPS概述
什么是UPS
为什么使用UPS UPS的功能

为什么用UPS？－电网问题
波形下限 电压浪涌
市电断电
谐波失真 频率漂移
电网
瞬态尖峰
电线噪声
……
为什么用UPS？－电网问题
电网问题 市电断电 电压浪涌 引发原因 停电、空气开关跳闸 大型设备关闭或雷击引起 现象 零电压持续2个周波以上 电压高于110%额定值，持 续一个或多个周波 电压低于80-85%额定值， 持续一个或多个周波 电压峰值高达6000V，持续 时间一般为0.5-5个周波
主机 市电
AC/DC----DC/AC
负载
并机逻辑控制
从机
AC/DC----DC/AC
从机输出
方案二：直接并机型冗余供电
并联的目的
1、可以组成很大容量的交流电源系统； 2、可以组成冗余系统以提高系统的可靠性； 3、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资； 4、系统具有很好的可维护性
3. 电池管理功能
4. 智能监控功能
•延长电池使用寿命 •解决UPS维护问题
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二、UPS 原 理
二、UPS 原理

常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式
UPS主要模块功能介绍
常见大型UPS原理架构
后备式UPS的基本原理（一）
功率等级0.25-3KVA左右
220±4％～±10％V
Bypass Mains
~
-
-
~
output
电池逆变工作模式：
当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池 工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供 电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式 ，如图：
Bypass Mains
~
-
-
~
output
静态旁路工作模式：
旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另 一种需人工干预才能回到正常工作模式。 在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统 自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。 在 UPS 恢复正常后 ，系统自动恢复正常供电方式。 当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽 ，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工 作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机， 如图：
Bypass Mains
~
-
-
~
output
维修工作模式：
需要对UPS电源及电池等进行全面检修或设备故障需维修时 ，可以通过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电， 以实现对UPS不停电维护。维修需要断开UPS内部的主路、旁路输 入电源和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负 载仍然维持供电的维修工作模式，如图：
不会产生因电弧引起的高频干扰，影响负载运行。
手动维修旁路
功能：
为在不中断负载电源情况下，检修UPS。
辅助触点发出信号，禁止逆变器启动。 组成： 加锁的手动开关。 控制：
手动控制、严格按操作步骤，把负载从逆变器供电
转到手动维修旁路及恢复逆变器供电。
电池
功能：
当市电中断或超限时，供给逆变器能量（DC电源）
波形下陷
瞬态尖峰 谐波干扰
大型设备突然启动、电网切换
闪电、电子开关工作，电焊 电动机、电焊机、广播通信设 备、无线通信设备、微波设备
频率漂移