1、UPS技術(shù)培訓(xùn)基礎(chǔ)部分 1 什么是UPS 2 UPS的功能 3 常見UPS種類 4 UPS基本原理 5 UPS供電方案 6 UPS技術(shù)指標(biāo) 7 UPS相關(guān)技術(shù)8 UPS基礎(chǔ)維護(hù)主要內(nèi)容 什么是UPSUPS Uninterrupted Power System UPS-不間斷電源：利用電池化學(xué)能作為后備能量，在市電斷電等電網(wǎng)故障時，不間斷地為用戶設(shè)備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。用戶設(shè)備蓄電池市電或燃油發(fā)電機(jī)UPS主機(jī)作用：不間斷供電 、凈化電網(wǎng)電壓波動停電電源浪涌電線噪聲瞬態(tài)尖峰頻率漂移諧波失真 為什么用UPS ？為什么用UPS？電網(wǎng)問題電網(wǎng)問題引發(fā)原因現(xiàn)象市電斷電停電、空氣開關(guān)跳閘零電

2、壓持續(xù)2個周波以上電壓浪涌大型設(shè)備關(guān)閉或雷擊引起電壓高于110%額定值，持續(xù)一個或多個周波波形下陷大型設(shè)備突然啟動、電網(wǎng)切換電壓低于80-85%額定值，持續(xù)一個或多個周波瞬態(tài)尖峰閃電、電子開關(guān)工作，電焊電壓峰值高達(dá)6000V，持續(xù)時間一般為0.5-5個周波諧波干擾電動機(jī)、電焊機(jī)、廣播通信設(shè)備、無線通信設(shè)備、微波設(shè)備頻率漂移小水電，發(fā)電機(jī) 為什么用UPS ？電源中斷-給用戶造成各種經(jīng)濟(jì)損失!1，數(shù)據(jù)丟失，通信中斷，商機(jī)延誤. 直接損失以每分鐘5000-100000元計2，設(shè)備停運，儀表失靈，手術(shù)中斷. 間接經(jīng)濟(jì)損失無法估量 為什么用UPS ？電源污染-嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)安全和運行效率! 造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤

3、碼率大增，數(shù)據(jù)傳 輸速度低下瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖、 造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列 等設(shè)備硬件損壞諧波污染線間噪聲頻率漂移供電緊張已成為廣東經(jīng)濟(jì)難以突破的瓶頸 最新出版的瞭望周刊報導(dǎo)，由于供電形勢緊張，廣東省2002年上半年累計限電7437次、限電量7682萬瓩，限電地區(qū)主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的珠江三角洲地區(qū)。 因電力供應(yīng)不足，珠三角的部分地區(qū)已停止新用戶申請用電，許多企業(yè)只能自行發(fā)電。目前排隊等候裝電的企業(yè)中，深圳龍崗區(qū)占了200多家，寶安區(qū)則超過300家。為什么需要UPS 為什么用UPS ？用投資額百分之幾的UPS 保護(hù)占投資額百分之九十幾的設(shè)備 實現(xiàn)客戶價值的不間斷增長UPS的功能及地

4、位演化供電備份凈化電網(wǎng)提供永久安全電力實現(xiàn)用戶心中夢想 !1、 不停電功能 解決電網(wǎng)停電問題2、 交流穩(wěn)壓功能 解決網(wǎng)壓劇烈波動問題3、 凈化功能 解決電網(wǎng)與電源污染問題4、 管理功能 解決交流動力維護(hù)問題UPS的四大功能為什么需要UPS 哪些行業(yè)需要UPS ？2002年UPS行業(yè)需求預(yù)測：26億RMB 銀行系統(tǒng)證券系統(tǒng)保險系統(tǒng)財政系統(tǒng)稅務(wù)系統(tǒng)公安系統(tǒng)郵政系統(tǒng)教育系統(tǒng)鐵路系統(tǒng)電力系統(tǒng)總部容災(zāi)備份中心（服務(wù)器、存儲器等設(shè)備動力保護(hù)）各銀行總部將建立1個容災(zāi)備份中心總部數(shù)據(jù)倉庫與分析系統(tǒng)（服務(wù)器、存儲器等設(shè)備動力保護(hù)）數(shù)據(jù)及時采集、集中存儲、挖掘有價值數(shù)據(jù)區(qū)域數(shù)據(jù)中心（服務(wù)器、存儲器等設(shè)備動力保護(hù)

5、）各銀行將建立2-5區(qū)域性數(shù)據(jù)中心省市級集中網(wǎng)絡(luò)動力保護(hù)（交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備動力保護(hù)）集中帳務(wù)、統(tǒng)一核算、各地市信息單元合并客戶服務(wù)網(wǎng)點（PC、外設(shè)等終端設(shè)備動力保護(hù)）建設(shè)和改造營業(yè)網(wǎng)點、客戶服務(wù)系統(tǒng)銀行系統(tǒng)哪里需要UPS？銀行系統(tǒng)哪里需要UPS？UPS需求特點： （中小型UPS的更換周期為35年）省、市行數(shù)據(jù)中心：30200KVA支行：1030KVA 儲蓄所：3-10KVAATM自動取款機(jī)：12KVAUPS采購流程：省市行主管處長、部分分行主管行長或主管副處長、科長和相關(guān)工程師參與選型；省市行計劃上報主管行長和總行審批建設(shè)資金。UPS種類按工作原理不同，UPS分為： 離線式（后備式UP

6、S、互動式UPS） 在線式UPS 按供電體系不同，UPS分為： 單進(jìn)單出UPS 三進(jìn)單出UPS 三進(jìn)三出UPS按輸出功率不同，UPS分為： 微型 100kVA按電池位置不同，UPS分為： 電池內(nèi)置式UPS（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型） 電池外置式UPS（長延時機(jī)型）按多機(jī)運行方式不同，UPS分為： 串聯(lián)熱備份UPS（用于中小功率機(jī)器） 交替串聯(lián)熱備份UPS（中小UPS) 直接并聯(lián)UPS (用于中大功率） UPS種類UPS種類按變壓器特點不同，UPS分為： 高頻UPS（高頻機(jī)） 工頻UPS（工頻機(jī)）按輸出波形不同，UPS分為： 方波輸出UPS 階梯波（準(zhǔn)正弦波）UPS 正弦波輸出UPSUPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)監(jiān)控平臺也是U

7、PS的最重要組成部分之一UPS的基本原理后備式UPS運行原理有市電時，市電通過開關(guān)后直接供給負(fù)載，逆變器不工作；另外，市電通過充電器給電池充電。停電后，啟動逆變器，把電池儲存的能量通過逆變器和開關(guān)供給負(fù)載。充電器逆變器市電 負(fù)載 電池組功率等級0.25-2KVA左右互動式UPS運行原理在線互動UPS與后備式比，主要區(qū)別在于：逆變器與充電器合二為一；輸出通過變壓器的抽頭跳變，實現(xiàn)分段穩(wěn)壓UPS的基本原理市電 雙向變換器 電池組 負(fù)載 市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V150-264V功率等級0.7-20KVA左右在線式UPS運行原理不管電網(wǎng)電壓是否正常，負(fù)載所用的交流電壓都

8、要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。UPS的基本原理功率等級0.7-1500KVA左右UPS的基本原理功率等級10-480KVA左右市電負(fù)載主變換器電池組Delta變換器175264V220410V補(bǔ)償變壓器Delta變換UPS運行原理Delta變換器和補(bǔ)償變壓器實現(xiàn)穩(wěn)壓功能，主變換器是雙向變換器。不能穩(wěn)定頻率。四種UPS的比較UPS的基本原理UPS供電系統(tǒng)一個完備的UPS供電系統(tǒng)，是由前端配電（市電，發(fā)電機(jī)，配電柜），UPS主機(jī)、電池、后端配電組成，附加后臺監(jiān)控或網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟/硬件等單元。ATSPD/UPS+-UPS供電方案集中供電方式：優(yōu)點：可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的等電位控制，減小傳輸

9、誤碼率。缺點：初期投資大，單機(jī)故障影響大。分散供電方式：優(yōu)點：方案布置靈活，故障影響小。缺點：如整個設(shè)備不能保持同地線，易引發(fā)干擾。UPS供電方案-四種供電方式單機(jī)工作方式串聯(lián)熱備份工作方式直接并機(jī)工作方式雙總線工作方式分散供電，單機(jī)方案UPS解決方案中最簡單的一種每一分散地點交流供電系統(tǒng)容量多為6KVA以下各點交流負(fù)載獨立地由一臺UPS提供動力保護(hù)市電通常就近采用插座輸入分散供電，單機(jī)方案不需要專門的配電設(shè)計和工程施工，安裝特別快捷每臺UPS后備供電時間可從8分鐘至8小時分別靈活選擇 輸入網(wǎng)壓范圍： 4525,特別適合惡劣電網(wǎng) 內(nèi)置D級防雷裝置 1.2/50s+ 8/20s 6KV/3KA電

10、池市電輸入插頭穩(wěn)壓輸出插座艾默生UH11系列1/2/3/6/10KVA分組供電，熱備份冗余方案相同業(yè)務(wù)的交流設(shè)備總?cè)萘繛?0-20KVA按照不同業(yè)務(wù)，分別采用多組UPS分別給負(fù)載供電同類業(yè)務(wù)的負(fù)載集中由一組UPS進(jìn)行供電每一組UPS由一臺主機(jī)和一臺從機(jī)組成，從機(jī)串接在主機(jī)旁路中。主機(jī)工作時，從機(jī)不承擔(dān)負(fù)載主從機(jī)串聯(lián)“熱備份”供電系統(tǒng)圖市電負(fù)載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主機(jī)從機(jī)主機(jī)旁路從機(jī)輸出SSSS主從串聯(lián)備份供電優(yōu)缺點優(yōu)點：兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態(tài)。對于UPS同步跟蹤性能要求較低。采用不同型號、不同容量UPS構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。缺點：從機(jī)長期處

11、于空載運行狀態(tài)、效率低。機(jī)電池組長期處于浮充狀態(tài)，得到定期帶載放電維護(hù)機(jī)會少，會影響電池壽命。從機(jī)必須有良好的帶階躍負(fù)載能力。長期運行，主機(jī)逆變器=靜態(tài)旁路轉(zhuǎn)換功能良好是關(guān)鍵無擴(kuò)容功能。相對于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時間偏低。分組供電，熱備份冗余方案艾默生UH31系列UPS 10/15/20KVA全數(shù)字DSP控制充電可擴(kuò)充，滿足8備電時充電要求可交替熱備份，進(jìn)一步提高可靠性自動交替運行用戶服務(wù)設(shè)備用戶服務(wù)設(shè)備集中供電，并機(jī)冗余方案UPS為同一品牌，同一型號機(jī)器， 且有數(shù)量限制全部交流負(fù)載集中供電，由各臺 UPS平均分擔(dān)各臺UPS的旁路和輸出分別并接 在一起主路可以采用不同的 輸入交流電注：三

12、臺以上并機(jī)需加旁路均流電感直接并聯(lián)供電系統(tǒng)圖市電負(fù)載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC從機(jī)輸出并機(jī)邏輯控制UPS供電方案一直接并聯(lián)并聯(lián)條件：同型號、同容量UPS兩臺逆變器輸出必須在同頻率，同相位的嚴(yán)格同步跟蹤狀態(tài)。兩臺逆變器輸出電壓幅值必須相等。優(yōu)點：完善的鎖相同步技術(shù)保證多臺UPS直接并聯(lián)時可均分負(fù)載電流。良好的擴(kuò)容性能（N+1）避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點。缺點：對設(shè)備本身同步鎖相技術(shù)要求高對設(shè)備制造技術(shù)要求高輸出阻抗接近。對逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高分相調(diào)節(jié)UPS必須同型號、同容量。多臺并聯(lián)時，旁路也需增加“均流電感”UPS 單機(jī)和并機(jī)系統(tǒng)都存在輸出單點故障單機(jī)及并機(jī)存在共

13、同的問題UPS 單機(jī)和并機(jī)系統(tǒng)都存在輸出單點故障單機(jī)及并機(jī)存在共同的問題根據(jù)美國的大型數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)計資料:在UPS輸出供電系統(tǒng)的故障中,各種故障出現(xiàn)的幾率: 79%來源于UPS輸出與負(fù)載之間的供電線路上的故障（保險“燒毀”，斷路器“跳閘”，負(fù)載“短路”，由施工/老鼠咬所造成的“開路”故障等） 11%來源于UPS和電池組 其它故障占10%79%的故障來源于UPS至負(fù)載的配電線路故障UPS供電方案雙母線雙母線供電：解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)配置復(fù)雜，投資大，安裝調(diào)試要求高。BCB電子切換開關(guān)母線一母線二重要負(fù)載一般負(fù)載UPS1UPS2艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司不間

14、斷電源雙母線解決方案LBSATS3STS 1負(fù)載柜1 負(fù)載柜2 雙電源負(fù)載旁路1UPS1-1INTUPS輸入配電柜1MSS1UPS1-2UPS輸出配電柜1油機(jī)1市電1ATS1單電源負(fù)載1INTMSS2旁路2UPS2-1UPS2-2UPS輸入配電柜2UPS輸出配電柜2油機(jī)2ATS2市電2STS 2單電源負(fù)載2電池 2-1 電池 2-2電池 1-2電池 1-1UPS系統(tǒng)1UPS系統(tǒng)2為什么應(yīng)用雙總線方案在線維護(hù)改善了重要總線的可用性更大的靈活性 / 雙輸入計算機(jī)負(fù)載7 / 24 / 365 運行目標(biāo)靈活的供電配電 在線擴(kuò)容在線升級容錯雙總線供電不間斷供電的目的:消除可能出現(xiàn)在UPS輸出端與最終用戶

15、負(fù)載端之間的“單點瓶頸”故障隱患,以提高輸出電源供電系統(tǒng)的“容錯”功能。PPC為雙輸入負(fù)載提供精密配電為單輸入負(fù)載提供精密配電PPC： 精密配電中心 AC：機(jī)房精密空調(diào) TVSS：浪涌抑制器 STS：靜態(tài)切換開關(guān) Transformer：隔離變壓器MSS：旁路柜 ATS：自動切換開關(guān)PPCUPSUPSMSSUPSUPSMSSLBSPPCPPCPPCPPCSTSPPCSTSPPCSTSPPCPPCPPCACACOthersSpareTransformerPPCTVSSTVSSTVSS市電1市電2發(fā)電機(jī)ATS2ATS1InterlockInterlockInterlock服務(wù)器交換機(jī)單輸入負(fù)載雙輸

16、入負(fù)載雙母線整體解決方案輸入特性：1、輸入電壓范圍 輸入電壓范圍寬可減小電池放電機(jī)會，延長電池壽命。2、輸入功率因數(shù) 功率因數(shù)低，輸入無功功率大，諧波電流污染電網(wǎng)， 影響干擾其它設(shè)備。3、主電源頻率允許范圍。4、輸入電流諧波分量。（PFC、6/12脈沖變壓器）UPS主要技術(shù)參數(shù)輸出特性：1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%，中小型為2%。2、輸出瞬態(tài)特性。大型5%，中小型8%。3、輸出過載能力。（如：過載125% 5MIN;150% 10S)4、輸出功率因數(shù)。 （0.6、0.7、0.8）5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。 VA（伏安）與W（瓦特）的區(qū)別VA-視在功率W-有功功率UPS容量單位- VA

17、 負(fù)載容量單位- W、VA注意：對UPS而言，輸出功率因數(shù)并不是越高越好。VA（伏安）與W（瓦特）的換算關(guān)系典型計算機(jī)負(fù)載 ：功率因素0.6-0.7UPS主要技術(shù)參數(shù)UPS新技術(shù)1、數(shù)字控制技術(shù)模擬控制單片機(jī)控制DSP控制數(shù)字PID控制 全數(shù)字矢量控制2、UPS冗余技術(shù)交替串聯(lián)熱備份技術(shù)單機(jī)/并機(jī)軟件硬件兼容技術(shù)分散式直接并聯(lián)技術(shù)數(shù)字并聯(lián)技術(shù) 3、UPS防護(hù)技術(shù)專業(yè)防雷技術(shù) 集中式風(fēng)道技術(shù)瞬態(tài)短路電流限定技術(shù)5、綠色電源技術(shù)功率因數(shù)校正技術(shù)12脈沖整流技術(shù) 隔離變壓器技術(shù)電磁兼容技術(shù)UPS新技術(shù)4、高頻開關(guān)技術(shù)晶閘管絕緣柵雙極晶體管（IGBT） 工頻整流技術(shù)高頻整流技術(shù)簡單高頻逆變數(shù)字化高頻逆

18、變技術(shù)6、電池自動管理技術(shù)均浮充轉(zhuǎn)換和溫度補(bǔ)償電池放電終止電壓自動調(diào)節(jié)市電和電池聯(lián)合供電技術(shù)電池容量檢測和壽命預(yù)估技術(shù)電池自動巡檢技術(shù) 7、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)中文視窗技術(shù)多數(shù)量UPS監(jiān)控安全監(jiān)控技術(shù) 多協(xié)議、跨平臺監(jiān)控技術(shù) UPS新技術(shù)UPS雙變換技術(shù)ACDC 整流DCAC 逆變另：ACAC 變壓器、移相變壓器、變頻器等 三相全橋SCR整流器C143652+_ABCSCR觸發(fā)脈沖順序：1234561。12脈沖整流器移相變壓器負(fù)載電池和逆變器兩個6脈沖整流橋30三相全橋IGBT整流單相半橋逆變電路逆變器控制信號SPWM波SPWM調(diào)制波的產(chǎn)生SPWM（正弦波脈沖寬度調(diào)制）：調(diào)脈沖寬度來控制 輸出電壓穩(wěn)定

19、。三相全橋逆變器SR+RNTRSSTT_傳統(tǒng)三相SCR整流UPS三相全橋IGBT整流UPS數(shù)字控制技術(shù)數(shù)字信號處理器（DSP）控制技術(shù) 單片機(jī)控制技術(shù) 產(chǎn)生各驅(qū)動信號、控制整流器、逆變器、切換邏輯等例：整流逆變DSP控制板電池工作原理化學(xué)能電能電池均浮充管理1、均充限流：0.1C2、浮充轉(zhuǎn)均充：0.05C 均充轉(zhuǎn)浮充：0.01C電池充放電管理功能T1為恒壓均充階段，T2為浮充階段，T3為電池逆變供電階段，T4為限流均充階段電池結(jié)構(gòu)放電特性電池容量C20C20：按0.05C20大小電流放電20小時所放出的容量100AH電池按5A放電可放20小時電池電壓單體每節(jié)電池組 30節(jié)電池組 32節(jié)浮充電壓2.2513.5405432均充電壓2.3514.1423460欠壓保護(hù)1.8010.8324346終止電壓1.6710300320UPS電池與通信用電池比較通信用UPS用設(shè)計取向長時間、小電流、深放電短時間、大電流放電、淺放電設(shè)計壽命10年以上35年鉛膏配方長壽命配方，循環(huán)壽