Hipulse U 系列技术特点和技术参数0908

艾默生Hipulse U系列UPS性能特点 （带输出隔离变压器的双变换、在线式UPS，80-400KVA）

一 工作原理 艾默生Hipulse U系列UPS是对原有7000 Hipulse系列 UPS的优化和升级机型。该机型除秉承7000 Hipulse系列高可靠性的技术优势外，在DSP全数字控制、谐波治理、并机应用及双总线控制技术上等有了较大改进。它采用真在线双变换工作原理，正弦脉宽调制及全数字化技术，可向负载提供连续、稳定、纯净的正弦波电源。其主要内部结构及特点如下：

1. 整流器 提供12脉冲全控桥（2组6脉冲SCR可控硅+30度移相变压器）整流器，其作用是将输入交流AC380V整流为直流432V左右。控制特点为“斜坡”启动，即整流器输出电压在10秒钟内由0V至432V，对电网无冲击。同时可实现多台UPS的延时启动，延时启动时间5—300秒可调，减小多台UPS同时启动对电网或油机的冲击。再加上专用11次输入谐波滤波器，可将输入谐波含量减小至4.5%以下。12脉冲整流器还可以有效降低直流母线纹波，延长电池寿命。

2. 逆变器 由6只IBGT大功率管组成的SPWM（正弦脉冲调制）全控桥组成。其作用是将DC432V转换成交流AC208V，经特制的（△/Z）零相移锯齿型升压隔离变压器，变为负载所需的AC380V；另外，该变压器具有消除来自如计算机类的非线性负载所反射的三倍次谐波电流的能力。控制特点采用“慢降栅压”保护技术，可大大减少逆变器扰动关断（逆变器与静态开关相互切换），并提高UPS整机过载能力，使其抗短路和抗过载能力优于一般机型。特别是其抗短路能力是同类设备无法比拟的。 3. 双路静态开关 由12只SCR（可控硅）组成逆变器侧和旁路侧双路无触点电子式静态开关。其作用是确保逆变器供电与旁路供电间的无间断切换，并确保输出电压波形的连续性和平滑性。控制电路采用了“过零点”切换技术，保证了UPS在同步锁相时切换时间为0ms，在与电网不同步时，切换时间小于4ms，即电网频率无论怎样变化，均可确保UPS输出电压、频率的稳定与不间断。

4. 控制系统 采用双DSP全数字控制技术，确保整流器、逆变器、静态开关的实时控制，以及各功率部分的协调，其特点是控制时效增加，精度提高，可靠性加强，最终使UPS整机效率提高，各项输出技术指标均优于一般同容量设备。

5. 专用电池开关 艾默生Hipulse U系列UPS电源所使用的电池开关均为专用“三位”开关，即UPS正常工作时为手动闭合状态，当电池组放电至下限保护电压值时，此开关自动由闭合状态跳为“0”位置，断开电池组供电，防止电池组因“涓流”小电流放电（对UPS控制电路提供电能）而影响电池的实际使用寿命，确保电池组的使用年限。 另一方面，此专用开关可以避免由于误操作，即在整流器未启动（无DC电压）时，闭合电池开关（两位开关），而造成电池组正极直流经滤波电容对负端短路烧断电池保险，以及造成滤波电容或逆变器功率器件（IGBT）损坏。“三位”电池开关可很好地解决一般“两位”电池开关所造成的以上两个问题。 123456789101112

X3

电池开关控制板1 2 3 4 5X1U

电池温度检测板 4532029V2

3

1X2X10

4520057T

+-X3X4+-电池开关

电池电源连接

电池

电池控制电缆电池温度检测电缆

Hipulse U系列UPS采用AC-DC-AC变换器，第一级变换（由AC-DC）采用三相全控SCR 桥式整流器，把三相输入电源变换成稳定的直流电压。直流母线电压同时为电池充电和逆变器提供电源。电池充电采用温度补偿充电系统，以延长电池寿命。逆变器采用最新IGBT功率开关器件及PWM（Pluse Width Modulation）技术，把直流母线电压变换成交流。在正常运行时，整流器和逆变器都工作，同时给负载和电池浮充供电。当市电断电时，整流器停止工作，由电池经逆变器向负载供电；若电池电压下降到放电终止电压，而市电还未恢复供电，UPS将关机。电池放电终止电压已预先设定（例如：对380VAC供电体制，电池放电终止电压为320VDC）。市电断电，电池维持UPS工作，直至电池电压降到电池放电终止电压UPS关机的时间，被称作“后备时间”。后备时间的长短取决于电池的容量和所带负载的大小。通常情况下，在重要场合，市电断电后，由发电机为UPS提供输入电源。一旦发电机为UPS供电后，整流器启动为（电池充电）及逆变器供电。现在通常采用的发电机在市电停电后，能自动启动，并很快带载这使得电池放电时间很短，相应缩短了电池充电时间。 6.旁路电源 在下图中注有“静态开关”（STATIC SWITCH）的框的电子控制开关，使负载连接到逆变器的输出或旁路电源上。在正常情况下，负载通过电子开关K1（受静态开关电路控制）由逆变器供电：但过载或逆变器故障时， 负载自动切换到旁路电源。要实现逆变器与旁路电源间无中断切换，应先开静态旁路开关，由旁路电源向负载供电，再断开电子开关K1。而当负载从旁路切换回逆变器，首先要闭合电子开关K1，再关断静态旁路开关。在正常运行状态下，上述操作的实现必须是逆变器输出与旁路电源完全同步。当旁路电源频率在同步窗口内，逆变器控制电路总是使逆变器频率跟踪旁路电源频率。同步窗口设定为工作频率的2%，即±1Hz。当逆变器输出频率与旁路电源不同步时，操作显示面板上显示告警信息[INV:UNSYNCHRONIZED]。另外，在UPS设计中，设置了手动维修旁路开关Q3，用于当UPS因维护而需要关机时，由旁路电源通过旁路开关直接给负载供电。 图 UPS 电源开关配置 二 Hipluse U 系列UPS的技术特点及性能优势 Liebert Hipulse U系列UPS的主要技术特点及性能优势如下： 1． 双DSP全数字控制 在Hipulse U 系列UPS中，所有的功率变换器（诸如整流器、逆变器等）和系统元件（诸如旁路和逆变器的静态开关）都是由2个32位40MHz的DSP（数字信号处理器）控制的。DSP的高速和精确控制性能使UPS控制精度大大提高，可靠性进一步得以加强。 第三代：32位DSP数字信号处理器

2． UPS双输入检测窗口（电压、频率）

大功率UPS电源均有两路输入，即主输入、旁路输入。UPS正常工作时由主输入给整流器提供能量，当逆变器出现故障或负载出现浪涌电流时，UPS会转旁路，由旁路输入对负载供电。现大部分UPS电源只有主输入电压、频率检测电路，而旁路同主输入检测窗口相同。一般该窗口检测指标为：电压380V20%，频率50HZ5%。这种单检测窗口设置的UPS对负载的供电会产生一定的问题。如果市电电压在456V时，UPS由于输出浪涌电流的冲击而转旁路对负载供电，此时市电456V就会直接供给负载，此电压值会造成负载过电压保护，严重时可能会造成负载因过压而烧坏。这种情况在其它单输入检测窗口机型中出现过。而艾默生Hipulse U系列UPS为双输入检测窗口，主输入检测窗口为：电压380V 15%~25%，频率50HZ10%；旁路输入检测窗口：380V10%~15%，频率50HZ2%。从以上电压检测指标可以看出，此指标不是一个恒定值，是可以根据UPS使用电网情况而做适应调整。所以，此功能的

UPS旁路输入 至负载 UPS主输入 ~ ~ =

= 设置不仅可以完全解决对负载供电的安全可靠；而且对单输入检测窗口的机型来说并非输入电压范围越宽越好。 3. 输出功率因数高达0.9 Hipulse U 系列UPS的输出功率因数提升到0.9（滞后），使得其带负载的能力大大加强，能与新一代的服务器等IT设备更好的相匹配。目前新一代服务器具有输入PFC功能，其输入功率因数达到0.9以上，这就要求UPS与之有相匹配的更高的输出功率因数，Hipulse U系列UPS正好满足了这一新的挑战。 4、业内独有的UPS防雷技术，标准内置D级防雷器 5、输入谐波治理功能更加灵活和高效 Hipulse U系列UPS在谐波治理方面具有更强大和更灵活的配置解决方案。其内置的5次和11次谐波滤波器可以根据现场不同负载量下的谐波治理需求来灵活地启动或关闭谐波治理系统。 6. 逆变器抗过载能力和抗短路输出能力极强 UPS逆变器过载能力： 110%时可工作60分钟； 125%时可工作10分钟； 150%时可工作1分钟； 200%时可工作30秒（单相） 7、具有极强的抗输出短路能力：三相150%额定输出电流、5秒; 由于采用独特的输出限流调控技术，当用户因不慎造成在UPS输出端、出现严重过载或短路故障时，它的逆变器的输出电流不会无限地增大，相反，它的输出电流始终被限流在150%额定输出电流左右。从而确保该机型的逆变器的安全运行、并使UPS获得极高的可靠性（注：每台UPS在出厂前均做过成功的输出短路测试）。

由于采用独特的限流输出调控技术，所以当用户因不慎造成UPS输出端严重过载或短路时，逆变器的输出电流不会无限增大，从而使该机型具有极强的抗短路和抗阶跃负载“冲击”的能力（注：每台UPS在出厂前均做过成功的输出短路测试）。所以，该UPS的逆变器的可靠性极高，一般其它UPS的该项指标仅为过载150%时可工作30秒。

8、具有优异的带三相不平衡负载的能力