UPS电源的组成与基本原理.ppt

1、 UPS电源的组成与电源的组成与基本原理基本原理培训资料http:/ UPS的基本组成的基本组成w.UPS的基本运行原理的基本运行原理正常运行方式正常运行方式电池后备运行方式电池后备运行方式旁路运行方式旁路运行方式维修运行方式维修运行方式 目录http:/ Power Supply的缩写，中文译的缩写，中文译为为“不间断电源不间断电源”；它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会，这才是UPS的主要设计思想；UPS的价格

2、之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上page 3http:/ 41.UPS的基础知识的基础知识http:/ 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部分都是非线性负载(Non-Linear Load)：从电网提取电流的波形与电压波形不一致的负载；从电网提取电流的波形与电压波形不一致的负载；阻抗随加在其两端的电压而变化的负载；阻抗随加在其两端的电压而变化的负载；产生谐波电流的负载又称为畸变负载产生谐波电流的负载又称为畸变负载(Deforming Loads)或污染负载或污染负载

3、Polluting Load);一方面，这些非线性负载给电网带来了大量的谐波谐波以及其它的干扰干扰，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、银行等和一些重要的用电设备：如计算机、通讯设备等，对供电质量供电质量的要求越来越高:不仅要求不停电，还要求电压、频率稳定，还要求波形准确完好。简而言之，需要有一个干净或净化的电源；这就使得负荷这就使得负荷(用电器用电器)与电网供电质量之间的矛盾日趋加深，必须解决与电网供电质量之间的矛盾日趋加深，必须解决。在诸多的解决电源的方案中，在诸多的解决电源的方案中，UPS是最好的解决方案是最好的解决方案。page 51.UPS的基础知识的

4、基础知识http:/ 61.UPS的基础知识的基础知识http:/ 71.UPS的基础知识的基础知识http:/ 81.UPS的基础知识的基础知识http:/ 91.UPS的基础知识的基础知识http:/ 50160 定义了欧洲配电系统中的如下一些正常波动：电压电压+10%到到-15%(每10分钟间隔的平均有效值)，其中每周95%的时间必须在10%的范围内；频率频率+4 到到-6%，一年中有99.5%的时间在1%的范围内国家标准电子计算机场地通用规范（GB/T-2887-2000）中关于机房供配电要求如下：频率：频率：50Hz，电压：电压：380V220V，相数：三相五线制或三相四相数：三相五

5、线制或三相四线制单相三线制线制单相三线制：page 101.UPS的基础知识的基础知识http:/ 12326-90（电能质量电压允许波动和闪变）、GB/T 1454993（电能质量公用电网谐波）等。人们用了多年的时间来寻找各种解决办法最后才创造出UPS这样的新型设备,使电网和用电器进行隔离,既避免负载对电网产生干扰,又避免电网中的干扰进入和影响负载。page 111.UPS的基础知识的基础知识http:/ 121.UPS的基础知识的基础知识http:/ 13wUPS的主要作用的主要作用 1.两路电源之间的无间断相互切换；两路电源之间的无间断相互切换；1.UPS的基础知识的基础知识http:/

6、 14wUPS的主要作用的主要作用 3.电压变换作用：电压变换作用：输入电压等于或不等于输出电压，如输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用；，包括稳压作用；1.UPS的基础知识的基础知识http:/ 15wUPS的主要作用的主要作用 5.提供一定的后备时间：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；后备时间为间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、分钟、30分钟、分钟、60分钟或更长。分钟或更长。1.UPS的基础知识的基础知识http:/ Stand

7、by，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)组成组成充电器逆变器电池滤波器/调压器page 161.UPS的基础知识的基础知识http:/ Standby，也称为离线式也称为离线式OFF-Line)工作原理工作原理正常运行方式：负载由市电通过一个可消除某些特定的骚扰并提供一定程度的电压调节的滤波装置为负载供电；逆变器运行在被动后备的模式下；充电器对电池组进行浮充电以保证电池处于充满的状态；page 171.UPS的基础知识的基础知识http:/ Standby，也称为离线式也称为离线式OFF-Line)工作原理工作原理电池放电运行方式：当交流输入电压超出了UPS的允许容限范围，或市电中断

8、时，逆变器和电池在经过一个很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)之后投入，以保证对负载的继续供电，直到电池提供的后备时间结束；page 181.UPS的基础知识的基础知识http:/ Standby，也称为离线式，也称为离线式OFF-Line)工作原理工作原理市电恢复正常后：在经过很短的切换时间(切换时间小于10毫秒)后,负载切换回市电供电;充电器开始给电池进行恢复充电，直到充满后转入浮充电状态。page 191.UPS的基础知识的基础知识http:/ Standby，也称为离线式，也称为离线式(OFF-Line)应用：小于应用：小于2KVA的的UPS；优点：电路简单，价格便宜；优点：电路简单

9、价格便宜；缺点：频率不能调节，切换有间断。缺点：频率不能调节，切换有间断。page 201.UPS的基础知识的基础知识http:/ Interactive)组成：组成：静态开关双向逆变器电池旁路开关page 211.UPS的基础知识的基础知识http:/ Interactive)工作原理：工作原理：逆变器以后备方式并联在交流输入上，并且对电池充电。因此逆变器与交流输入电源互动（可逆向运行）。正常模式：负载通过与交流输入并联的逆变器获取经过调节的电力。逆变器的作用是调节输出电压和给电池进行浮充电充电。输出频率取决于交流输入的频率。page 221.UPS的基础知识的基础知识http:/ Int

10、eractive)工作原理：工作原理：电池供电模式：当交流输入电压超越UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池通过一个静态开关无间断地切换给负载继续供电，该静态开关同时也断开交流输入以防止逆变器的电流倒送回上线。UPS依靠电池的电力持续运行，直到电池的后备时间结束或市电恢复正常。如果市电恢复正常负载将被切换回正常模式，但这时逆变器开始给电池进行恢复性充电。page 231.UPS的基础知识的基础知识http:/ Interactive)工作原理：工作原理：旁路模式：这种类型的UPS有可能配备旁路。如果UPS的某项功能发生故障，或发生过载，负载可以被切换到旁路交流输入（视安装情况由市电或后

11、备电源供电）。page 241.UPS的基础知识的基础知识http:/ Interactive)应用：应用：此种配置不太适合作为中-大功率为敏感性负载的电源，因为无法进行频率的调节。由于这个原因，在除小功率以外的设备中很少采用这种配置。通常小于10KVA，用于非关键性负载。优点：优点：电路简单，价格便宜；缺点：缺点：频率不能调节，动态特性差。page 251.UPS的基础知识的基础知识http:/ Conversion，又称为在线式又称为在线式On-Line)基本组成：基本组成：整流器/充电器逆变器静态开关(静态旁路)手动旁路开关(手动维修旁路)电池逆变器串联在交流输入和负载之间page 26

12、1.UPS的基础知识的基础知识http:/ Conversion，又称为在线式又称为在线式On-Line)应用：应用：在这中配置中，由于使用了静态开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。实际上，这种类型是中大功率的主要配置（10KVA以上）。注意：这种类型的UPS常常被称作“在线式在线式”，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。优点：稳压稳频、切换无间断；优点：稳压稳频、切换无间断；缺点：价格昂贵。缺点：价格昂贵。page 271.UPS的基础知识的基础知识http:

13、/ 281.UPS的基础知识的基础知识http:/ 291.UPS的基础知识的基础知识http:/ 301.UPS的基础知识的基础知识http:/ 311.UPS的基础知识的基础知识http:/ 321.UPS的基础知识的基础知识http:/ 331.UPS的基础知识的基础知识http:/ (9)电池断路器电池断路器这些置于这些置于UPS内的装置内的装置在维护期间在维护期间隔离各种隔离各种组件；组件；电电池池短短路路器器提提供供电电池池过过放放电电保保护护、保保护护整整流流器器/充充电电器器和和逆逆变变器器免免受受电池短路的影响。电池短路的影响。page 341.UPS的基础知识的基础知识ht

14、tp:/ 351.UPS的基础知识的基础知识http:/ (14)调制解调器接口调制解调器接口除了需要友好的人除了需要友好的人-机界面对机界面对UPS实行有效的监控之外，实行有效的监控之外，UPS与其外部电力和计算环与其外部电力和计算环境境(监控系统，楼宇和能源管理监控系统，楼宇和能源管理(BEM)系统系统)通讯的也变得越来越重要通讯的也变得越来越重要；梅兰日兰的梅兰日兰的UPS内置了全面的通讯内置了全面的通讯功能，功能，标准机型配备以下装置：标准机型配备以下装置：带有图象显示和模拟图形面板的友好的人带有图象显示和模拟图形面板的友好的人/机界面机界面：该界面是围绕自监控系统该界面是围绕自监控系

15、统和自检测系统建立的，能持续地指示和自检测系统建立的，能持续地指示UPS不同部件的状态不同部件的状态；例如：例如：电池监控系统具有全面的电池管理功能，可连续地监控电池的状态；温度监测系统监测电池温度；电池保护系统能够迅速地探测和定位电池的故障；内置的与环境的通讯接口，包括：内置的与环境的通讯接口，包括：干接点；RS 232 ASCII；使用SNMP协议的以太网卡；JBUS RS485；用于Teleservice(远程服务)的调制解调器。这些这些接口接口允许用户通过一台允许用户通过一台PC用监控软件用监控软件(如如Monitor-Pac软件软件)或楼宇能源管理系统或楼宇能源管理系统来远程控制来远

16、程控制各种各种设备设备、或者享受远程服务的优越性，等等。或者享受远程服务的优越性，等等。它们还允许网管它们还允许网管员员管理整组的管理整组的UPS(例如例如Management-Pac软件软件)或者在电池电力终止或者在电池电力终止之前自动执行电脑系统的关机操作之前自动执行电脑系统的关机操作(例如例如Solution-Pac软件软件)。page 361.UPS的基础知识的基础知识http:/ 371.UPS的基础知识的基础知识http:/ 382.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 392.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 402.UPS的基本运行原理的基本运行原理ht

17、tp:/ 当停止逆变器时，当停止逆变器时，负载负载可以无间断地切换到旁可以无间断地切换到旁路交流输入路交流输入(根据安装方根据安装方式的不同由式的不同由市电市电或后备或后备电源供电）电源供电）,引起旁路运引起旁路运行的原因可能是：行的原因可能是：UPS内部故障；负载电流瞬变电流尖峰(冲击电流或故障电流)；人为停止逆变器。2.UPS的基本运行原理的基本运行原理page 41http:/ 422.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 432.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 2到到4 4台台单单机机型型UPSUPS组组成成，每每台台UPSUPS具具有有各各自自的的静静态态旁

18、路，可实现：旁路，可实现：并联冗余；并联冗余；并联增容。并联增容。优优点点：并并联联简简单单；不不增增大大占占地地；价价格格适适当当；负负载载均均分。分。缺缺点点：所所有有UPS的的旁旁路路必必须须是是同同一一路路电电源源；可可靠靠性性略略低低。page 442.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 452.UPS的基本运行原理的基本运行原理http:/ 电池容量的计算wUPS 电池容量的计算电池容量的计算w根据后备时间计算电池容量根据后备时间计算电池容量每节电池一小时提供的能量每节电池一小时提供的能量ups额定功率额定功率*输入功率因数除以输入功率因数除以逆变电压逆变电压每每节电池

19、池电压逆逆变因数因数根据所得数据根据所得数据查不同厂家的不同厂家的电池数据池数据http:/ w产品简述：产品简述：w新的最佳电池规格系列：新的最佳电池规格系列：A400系列电池有八种不同规格，其容量从系列电池有八种不同规格，其容量从20AH到到180AH。Dryfit A400系列蓄电池结构独特，工作寿命长，适合于浮充应用；对于所有这些电池，阳光公司系列蓄电池结构独特，工作寿命长，适合于浮充应用；对于所有这些电池，阳光公司将提供适当的充电技术，将提供适当的充电技术，Dryfit A400符合符合DIN，BS和和IEC规范。规范。改善功率容量：改善功率容量：Dryfit A400充分使用了电池

20、内部容积，在电池体积不变的情况下，增加了电池的充分使用了电池内部容积，在电池体积不变的情况下，增加了电池的容量；容量；长寿命：长寿命：A400采用了独特的极板结构和电解质，使用寿命可达采用了独特的极板结构和电解质，使用寿命可达10年以上，并保持其容量年以上，并保持其容量80%；低自放电速率：低自放电速率：A400采用特殊的电池单元结构及电解质；采用特殊的电池单元结构及电解质；全密封、免维护：全密封、免维护：A400蓄电池可以安全地使用多年而不用维护，并且能随时备用；蓄电池可以安全地使用多年而不用维护，并且能随时备用；使用简便：使用简便：Dryfit蓄电池在出厂时已充满电解质并带电，为用户节省了初装费用并便于运输和存贮：蓄电池在出厂时已充满电解质并带电，为用户节省了初装费用并便于运输和存贮：应用范围：应用范围：A400蓄电池可广泛应用于电信、蓄电池可广泛应用于电信、UPS系统、应急动力系统，应急照明系统和其它保安系统、应急动力系统，应急照明系统和其它保安方面方面 http:/