不間斷電源（UPS）的冷知識(shí)

時(shí)間：2021-07-08作者：上海全邁智能科技有限公司瀏覽：34

UPS不間斷電源培訓(xùn)資料
1UPS的基本原理及主要技術(shù)參數(shù)

什么是UPS？

為什么需要UPS？

市電電網(wǎng)提供的電力供應(yīng)，看上去正常，可是不可靠:表面正常的電力，實(shí)際上危機(jī)四伏。

電源中斷

· 

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(jì)

設(shè)備停運(yùn)，儀表失靈，手術(shù)中斷......

—— 間接經(jīng)濟(jì)損失無法估量

電源污染

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瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖

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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

· 

造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增，數(shù)據(jù)傳輸速度低下

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UPS的四大功能

不停電功能——解決電網(wǎng)停電問題

交流穩(wěn)壓功能——能解決網(wǎng)壓劇烈波動(dòng)問題

凈化功能——解決電網(wǎng)與電源污染問題

管理功能——解決交流動(dòng)力維護(hù)問題

UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

監(jiān)控平臺(tái)也是UPS的較重要組成部分之一

UPS種類

按工作原理不同，UPS分為：

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離線式（后備式UPS、互動(dòng)式UPS） 

在線式UPS 

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按供電體系不同，UPS分為：

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單進(jìn)單出UPS 

· 

三進(jìn)單出UPS 

· 

· 

三進(jìn)三出UPS

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按輸出功率不同，UPS分為：

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微型 <6kVA 

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小型 6-20kVA 

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中型 20-100KVA

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大型 >100kVA

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按電池位置不同，UPS分為

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電池內(nèi)置式UPS（標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型） 

· 

· 

電池外置式UPS（長(zhǎng)延時(shí)機(jī)型）

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按多機(jī)運(yùn)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)

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直接并聯(lián)UPS (用于中大功率）

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按變壓器特點(diǎn)不同，UPS分為：

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高頻UPS（高頻機(jī)） 

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工頻UPS（工頻機(jī)）

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按輸出波形不同，UPS分為：

· 

方波輸出UPS

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階梯波（準(zhǔn)正弦波）UPS

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正弦波輸出UPS

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UPS主要技術(shù)參數(shù)

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(huì)，延長(zhǎng)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）

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)。 （0.8、0.9、1）

5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。

2UPS相關(guān)配置及計(jì)算

UPS系統(tǒng)基本由以下部分組成：

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UPS主機(jī)

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· 

必選功能件(如BCB BOX等)

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蓄電池

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配套電池柜/架, 電池開關(guān)等

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功能選件( 如防雷, 監(jiān)控,諧波治理，上出線等)

· 

需要進(jìn)行的計(jì)算：

· 

UPS主機(jī)容量計(jì)算與選擇

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lUPS后備電池的容量計(jì)算與選擇

· 

UPS容量計(jì)算與選擇

首先獲得負(fù)載的總功耗,并統(tǒng)一單位到KVA

例如:一般個(gè)人計(jì)算機(jī)負(fù)載約200VA，小型服務(wù)器負(fù)載約1500VA，大中型服務(wù)器負(fù)載約3000VA

電流I(A安培)及 功耗W（瓦特）與VA的轉(zhuǎn)換關(guān)系

· 

VA=I*220

· 

VA=W/0.8(計(jì)算時(shí)通常考慮20KVA以下為0.7，20KVA以上為0.8)

· 

考慮到UPS運(yùn)行在60-80%的區(qū)間是較佳運(yùn)行狀態(tài),一般建議在計(jì)算時(shí)將上面的結(jié)果除以0.8再一次放大

然后在產(chǎn)品手冊(cè)中選取較靠近的功率產(chǎn)品

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采用恒功率模式計(jì)算方式

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W/cell ＝ PL/(N×6×η)

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3UPS配電系統(tǒng)基礎(chǔ)

空氣開關(guān)的類型

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按照殼體大小和分?jǐn)嗄芰Ψ诸悾?

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1 空氣斷路器ACB Air Circuit Break（800-6300A）

· 

常用容量：800/1000/1250/1600/2000…

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2 塑殼斷路器MCCB Moulded Case Circuit Break（ 100-2000A ）

· 

常用容量：
100/125/160/200/250/320/400/500/630/800…

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3 小型斷路器MCB Miniature Circuit Break（4-125A）

· 

常用容量：
10/16/25/32/40/50/63/80/100/125

·

空氣開關(guān)的類型

按照較數(shù)(pole)分類：

單較/1P（L）

雙較/2P（L/N）

三較/3P（L1/L2/L3）

四較/4P（L1/L2/L3+N）

按照較數(shù)(pole)分類：

配電用

電動(dòng)機(jī)用

UPS開關(guān)容量的選擇

單相UPS的額定電流計(jì)算:

單相6KVA，額定輸出工作電流6KVA/220V=27.3A

輸入電流

· 

考慮較低工作電壓160V

· 

考慮充電容量預(yù)留15％（小UPS）

· 

考慮效率90％

· 

· 

則輸入較大電流：6KVA×1.15/（160×0.9）=47.9A

· 

選取開關(guān)為50A或63A

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三相UPS的額定電流計(jì)算

額定輸出工作電流

· 

Hipulse U 120KVA為三相的總?cè)萘?

· 

每相額定容量為1/3，即120/3=40KVA

· 

每相的額定工作電流：40KVA/220V＝181.8A

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速算方法：120K/(3*220)，即為120×（1K/660）=120*1.5。

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1.5為實(shí)際工作電流速算系數(shù)，工作電流=1.5×UPS容量

· 

例子：120KVA UPS，額定輸出電流120×1.5＝180A

· 

中型UPS考慮輸入較低工作電壓，大型UPS可以不考慮較低工作電壓

· 

考慮充電容量預(yù)留25％（中大UPS）

· 

考慮效率90％

·

則輸入容量速算系數(shù)：1.5×1.25/(0.9)＝2.08，近似2.0（因?yàn)?5％的充電余量非常大）

·

2為開關(guān)容量速算系數(shù)（大UPS），開關(guān)容量=2×UPS容量

· 

· 

例子：120KVA輸入電流：120×2＝240A，選用250A開關(guān)

· 

· 

UL33及高頻機(jī)UPS，輸入電壓范圍非常寬，必須考慮滿載較低工作電壓（額定電源的75％）,

· 

· 

所以60KVA UPS的輸入開關(guān)：60×2/0.75＝160A，選160A

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2.5為開關(guān)容量速算系數(shù)，開關(guān)容量=2.5×UPS容量

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4UPS供電方案介紹

集中供電方式：

優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的等電位控制，減小傳輸誤碼率。

缺點(diǎn)：初期投資大，單機(jī)故障影響大。

分散供電方式：

優(yōu)點(diǎn)：方案布置靈活，故障影響小。

缺點(diǎn)：如整個(gè)設(shè)備不能保持同地線，易引發(fā)干擾。

單機(jī)供電

· 

UPS解決方案中較簡(jiǎn)單的一種

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· 

每一分散地點(diǎn)交流供電系統(tǒng)容量多為6KVA以下

· 

· 

各點(diǎn)交流負(fù)載獨(dú)立地由一臺(tái)UPS提供動(dòng)力保護(hù)

· 

· 

市電通常就近采用插座輸入

· 

主從機(jī)串聯(lián)“熱備份”

· 

適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場(chǎng)合

· 

· 

由UPS主機(jī)、UPS從機(jī)、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成

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· 

配電設(shè)計(jì)和工程施工簡(jiǎn)單

· 

優(yōu)點(diǎn)：

兩臺(tái)甚至多臺(tái)UPS基本處于相對(duì)獨(dú)立、互不干擾的運(yùn)行狀態(tài)。

對(duì)于UPS同步跟蹤性能要求較低。

采用不同型號(hào)、不同容量UPS構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。

缺點(diǎn)：

從機(jī)長(zhǎng)期處于空載運(yùn)行狀態(tài)、效率低。

從機(jī)電池組長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，得到定期帶載放電維護(hù)機(jī)會(huì)少，會(huì)影響電池壽命。

從機(jī)必須有良好的帶階躍負(fù)載能力。

長(zhǎng)期運(yùn)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(duì)于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時(shí)間偏低。

模塊并聯(lián)供電

· 

全部交流負(fù)載集中供電，由1臺(tái)模塊化并聯(lián)UPS供電

· 

· 

模塊化UPS包括：機(jī)架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等

· 

· 

適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場(chǎng)合

· 

· 

由機(jī)架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

· 

· 

功率模塊配置為N+1冗余，減少了MTTR

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· 

共用輸入、輸出、并聯(lián)的電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)

· 

N+1直接并聯(lián)冗余

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適合于中大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應(yīng)用場(chǎng)合

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由直接并機(jī)的N+1臺(tái)UPS、電池模塊、配電系統(tǒng)組成

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系統(tǒng)N+1冗余，可靠性**單機(jī)UPS

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· 

易于擴(kuò)容，維護(hù)便捷

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是應(yīng)用較為廣泛的方案

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優(yōu)點(diǎn)：

完善的鎖相同步技術(shù)保證多臺(tái)UPS直接并聯(lián)時(shí)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(diǎn)。

缺點(diǎn)：

對(duì)設(shè)備本身同步鎖相技術(shù)要求高

對(duì)設(shè)備制造技術(shù)要求高——輸出阻抗接近。

對(duì)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(hào)、同容量。

多臺(tái)并聯(lián)時(shí)，旁路也需增加“均流電感”

雙母線

解決單母線運(yùn)行方式存在的單點(diǎn)“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。


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  詞條說明

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