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分享 | 智能化弱电工程UPS不间断电源全套基础知识
时间: 2019-09-05 14:57 浏览次数:
UPS,就是不间断电源。通常是弱电机房工程子系统之一,是将蓄电池与主机设备相连接,主要用于给设备提供稳定、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
UPS,就是不间断电源。通常是弱电机房工程子系统之一,是将蓄电池与主机设备相连接,主要用于给设备提供稳定、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就是一台交流式电稳压器,同时它还向机内电池充电;当市电中断(事故停电)时, UPS 立即将电池的直流电能,通过逆变器切换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。
UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。下面我们一起来看下UPS的基础知识。

UPS的基本原理及主要技术参数

 
什么是UPS?
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。
为什么需要UPS?
市电电网提供的电力供应,看上去正常,可是不可靠:表面正常的电力,实际上危机四伏。
电源中断

● 数据丢失,通信中断,商机延误......

● —— 直接损失以每分钟5000-100000元计

● 设备停运,仪表失灵,手术中断......

● —— 间接经济损失无法估量

电源污染

● 瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲

● 造成服务器、路由器、磁盘阵列 等设备硬件损坏

● 谐波污染、线间噪声、频率漂移

● 造成网络传输误码率大增,数据传输速度低下

UPS的四大功能
不停电功能——解决电网停电问题
交流稳压功能——能解决网压剧烈波动问题
净化功能——解决电网与电源污染问题
管理功能——解决交流动力维护问题
UPS系统结构
监控平台也是UPS的最重要组成部分之一
UPS主要技术参数
输入特性:
1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会,延长电池寿命。
2、输入功率因数 功率因数低,输入无功功率大,谐波电流污染电网,影响干扰其它设备。
3、主电源频率允许范围。
4、输入电流谐波分量。(PFC、6/12脉冲变压器)
输出特性:
1、静态稳定度。大型为1%,中小型为2%。
2、输出瞬态特性。大型5%,中小型8%。
3、输出过载能力。(如:过载125% 5MIN;150% 10S)
4、输出功率因数。(0.8、0.9、1)
5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。

UPS相关配置及计算

 
UPS系统基本由以下部分组成:

● UPS主机

● 必选功能件(如BCB BOX等)

● 蓄电池

● 配套电池柜/架, 电池开关等

● 功能选件( 如防雷, 监控,谐波治理,上出线等)

需要进行的计算:

● UPS主机容量计算与选择

● UPS后备电池的容量计算与选择

UPS容量计算与选择

 
首先获得负载的总功耗,并统一单位到KVA
例如:一般个人计算机负载约200VA,小型服务器负载约1500VA,大中型服务器负载约3000VA
电流I(A安培)及 功耗W(瓦特)与VA的转换关系

● VA= I*220

● VA= W/0.8(计算时通常考虑20KVA以下为0.7,20KVA以上为0.8)

考虑到UPS运行在60-80%的区间是最佳运行状态,一般建议在计算时将上面的结果除以0.8再一次放大
然后在产品手册中选取最靠近的功率产品

● 采用恒功率模式计算方式

● W/cell = PL/(N×6×η)

UPS供电方案介绍

 
集中供电方式:
优点:可以实现网络设备资源的等电位控制,减小传输误码率。
缺点:初期投资大,单机故障影响大。
分散供电方式:
优点:方案布置灵活,故障影响小。
缺点:如整个设备不能保持同地线,易引发干扰。
单机供电

● UPS解决方案中最简单的一种

● 每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下

● 各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护

● 市电通常就近采用插座输入

主从机串联“热备份”

● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合

● 由UPS主机、UPS从机、电池系统、配电系统组成

● 配电设计和工程施工简单

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优点:
两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。
对于UPS同步跟踪性能要求较低。
采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。
缺点:
从机长期处于空载运行状态、效率低。
从机电池组长期处于浮充状态,得到定期带载放电维护机会少,会影响电池寿命。
从机必须有良好的带阶跃负载能力。
长期运行,主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键
无扩容功能。
相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。
模块并联供电

● 全部交流负载集中供电,由1台模块化并联UPS供电

● 模块化UPS包括:机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等

● 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合

● 由机架、UPS功率模块、电池模块、配电系统组成

● 功率模块配置为N+1冗余,减少了MTTR

● 共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统

N+1直接并联冗余

● 适合于中大型网络、数据中心、大楼集中供电、工业厂矿等应用场合

● 由直接并机的N+1台UPS、电池模块、配电系统组成

● 系统N+1冗余,可靠性高于单机UPS

● 易于扩容,维护便捷

● 是应用最为广泛的方案

优点:
完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。
良好的扩容性能(N+1)
避免了“串联”热备份方式的缺点。
缺点:
对设备本身同步锁相技术要求高
对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。
对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节
UPS必须同型号、同容量。
多台并联时,旁路也需增加“均流电感”
双母线
解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂,投资大,安装调试要求高。
来源:智能化弱电网

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