UPS種類、功能、原理
一、什么是UPS

        UPS－Uninterrupted Power System；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。

二、為什么用UPS

UPS的四大功能

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的主要功能:

實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用電器之間的隔離；

實(shí)現(xiàn)兩路電源的不間斷切換；

提供高質(zhì)量電源；

電壓變換和頻率變換功能；

停電后提供后備時間。

三、UPS種類

        按工作原理不同，UPS分為：離線式（后備式UPS、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 < 6kVA

小型 6-20kVA

中型 20-100KVA

大型 >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(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)

直接并聯(lián)UPS (用于中大功率）

       按變壓器特點(diǎn)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UPS。

四、UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

       監(jiān)控平臺也是UPS的最重要組成部分之一。

UPS的基本原理

1.后備式UPS運(yùn)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。

       功率等級0.25-2KVA左右

2.互動式UPS運(yùn)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(shí)現(xiàn)分段穩(wěn)壓。

       功率等級0.7-20KVA左右

3.在線式UPS運(yùn)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要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。

       功率等級0.7-1500KVA左右

4.Delta變換UPS運(yùn)行原理

       Delta變換器和補(bǔ)償變壓器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能，主變換器是雙向變換器。不能穩(wěn)定頻率。

       功率等級10-480KVA左右

五、四種UPS的比較

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。

UPS監(jiān)控系統(tǒng)組成

UPS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)＝智能UPS＋網(wǎng)絡(luò)＋監(jiān)控軟件

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件含以下三部分：

SNMP卡

監(jiān)控臺軟件

安全關(guān)機(jī)程序

UPS監(jiān)控組網(wǎng)

六、UPS品質(zhì)選擇與配置選擇
UPS品質(zhì)選擇

UPS－負(fù)載：輸出/整機(jī)指標(biāo)

輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)及精度（220/380VAC±1％）

輸出頻率標(biāo)準(zhǔn)及精度（50HZ±0.01％）

輸出功率因素（0.7－1)

輸出過載/抗短路能力(125％額定電流，10min 150％額定電流，60s )

三相不平衡能力(100%不平衡負(fù)載,電壓不均衡＜±5%）

動態(tài)響應(yīng)(100％負(fù)載，瞬態(tài)電壓波動<5%,恢復(fù)時間：≤20ms)

效率(90－94%)

噪音(50－75db）

環(huán)境指標(biāo)(溫度0～40℃），濕度，海拔<1000米）。

UPS整機(jī)指標(biāo)－效率計(jì)算

UPS各部件效率：

SCR整流器99％；IGBT整流器98％、IGBT逆變器效率96％、變壓器效率98％,濾波器99％

傳統(tǒng)UPS的效率：

SCR整流（99％）×IGBT逆變（96％）×輸出TX（98％）=93％

12脈沖傳統(tǒng)UPS的效率:

輸入移相TX（98％）×雙SCR整流（98％）×IGBT逆變（96％）×輸出TX（98％）=90％

新型UPS效率計(jì)算：

IGBT整流（98％）×IGBT逆變（96％）=94％

UPS －電池：電池管理（微信公眾號：通信電源人）帶您一起再學(xué)習(xí)一下吧

充電保護(hù)（過壓及過流充電保護(hù)，溫度補(bǔ)償）

放電保護(hù)（關(guān)機(jī)截止電壓設(shè)定及調(diào)整，自動脫扣）

電池智能化管理（檢測和報警）

后備時間計(jì)算和顯間：10％～25％額達(dá)容量充電能力

充電時間計(jì)算：T＝AH/I充電×（充電效率80％ ）

UPS配置與選擇示：額定負(fù)載后備時間T

75％額定負(fù)載1.6T; 50％額定負(fù)載2.5T; 33％額定負(fù)載4T

充電能力及充電時

UPS分類和選擇

工作方式：后備式、互動式、在線式；

容量：小功率（1～10KVA）；中功率（20～60K）；大功率（80～1000KVA）

適用環(huán)境：商業(yè)級、工業(yè)級、電廠專用、車載或船用

輸出變壓器：高頻機(jī)，工頻機(jī)。

容量及機(jī)型選擇

電池計(jì)算及配置

配電部分：線纜及開關(guān)

容量及機(jī)型選擇

用戶負(fù)載量,冗余度

負(fù)載性質(zhì)：IT類、電感性負(fù)載、使用環(huán)境－諧波、變壓器

機(jī)房配電設(shè)計(jì)：進(jìn)線方式

機(jī)型成本及競爭優(yōu)勢。

用戶負(fù)載量；UPS輸出冗余度（70～80％）

負(fù)載峰值因素（3：1）不能超過逆變器過載能力

負(fù)載視在功率（KVA）不能超過UPS額定功率*功率因素折算系數(shù)

三相負(fù)載不平衡度<30%。

工業(yè)級UPS

惡劣的電氣和物理環(huán)境：供電線路電壓/頻率波動、浪涌沖擊、峰值下陷、高頻干擾，環(huán)境溫

（微信公眾號：通信電源人）帶您一起再學(xué)習(xí)一下吧
濕度不穩(wěn)、粉塵、腐蝕等。

結(jié)構(gòu)：輸入輸出雙隔離、鋼板機(jī)箱、高IP防護(hù)等級。

適用領(lǐng)域：鋼鐵、化工、電力、汽車、造紙、煤炭、石油、隧道

負(fù)載類型：重載機(jī)械、生產(chǎn)線設(shè)備、DCS系統(tǒng)等。

UPS 工作損耗、通風(fēng)量、空調(diào)配置

滿載損耗（KW）＝kVA Cos×（6～7.5％）空調(diào)制冷量

UPS容量

40KVA

80KVA

100KVA

160KVA

200KVA

300KVA

400KVA

600KVA

800KVA

通風(fēng)量立方米/h

2200

2400

2590

3500

3700

3900

4400

7500

9300

輸出功率折算－海拔高度，海拔每升高100米降容1％（典型 UPS工作海拔高度：1000米）

海拔高度

1000米

1500米

2000米

2300米

3000米

UPS輸出功率折算

100%

85%

79%

75%

69%

電池計(jì)算和配置

精確計(jì)算：恒功率計(jì)算法

1、截止電壓確定：

1.67V/cell<放電30分鐘; 1.75V/cell放電30~60分鐘；

1.83V/cell>放電60分鐘

2、計(jì)算每個Cell電池恒功率數(shù)據(jù)：

3、根據(jù)廠家恒功率放電數(shù)據(jù)表選擇滿足計(jì)算結(jié)果的電池規(guī)格。

配電部分：線纜及開關(guān)

輸入開關(guān)容量及線纜規(guī)格：

三相電工速算法:輸入電流(A)＝1.8XKVA ,開關(guān)系數(shù)X1.2

單相電工速算法:輸入電流(A)＝5XKVA ,開關(guān)系數(shù)X1.2

輸出開關(guān)容量及線纜規(guī)格：

三相電工速算法:輸出電流(A)＝1.5XKVA ,開關(guān)系數(shù)X1.2

單相電工速算法:輸出電流(A)＝4XKVA ,開關(guān)系數(shù)X1.2

電池開關(guān)容量及線纜規(guī)格：放電電流（A）＝kVA ?Cos/U電池電壓開關(guān)系數(shù)(X1.2)

電纜長度與壓降：如70mm 線阻0.26?/km

零線及地線規(guī)格：零線＝1～1.5倍相線，地線＝相線

配電部分：電纜及開關(guān)規(guī)格

電纜額定電流簡單算法

電纜規(guī)格

1/1.5/2.5

4/6

10/16

25/35/50

70/95/120

150/185

240

300

額定電流

X8A

X6A

X4A

X3A

X2.5A

X2A

X1.5A

X1.2A

空開規(guī)格：R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250。

隔離變壓器

高頻機(jī)加裝380V/380V輸出隔離變壓器：容量KVA＝UPS KVA

選用△/Y0型隔離變壓器，輸出中性點(diǎn)接地， Y/Y型變壓器旁路反灌會造成DC電壓過高危險。

UPS加裝380V/220V輸出隔離變壓器：輸出容量損失20～30％對逆變器有干擾反饋，選用效率高，干擾小變壓器。

旁路隔離變壓器：實(shí)現(xiàn)零線電氣隔離。

七、UPS基礎(chǔ)維護(hù)
UPS維護(hù)的一般要求

1、UPS主機(jī)現(xiàn)場應(yīng)放置操作指南，指導(dǎo)現(xiàn)場操作。

2、UPS的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置信息應(yīng)全面記錄、妥善歸檔保存并及時更新。

3、檢查各種自動、告警和保護(hù)功能是否正常。

4、定期進(jìn)行UPS各項(xiàng)功能測試。

5、定期檢查主機(jī)、電池及配電部分引線及端子的接觸情況，檢查饋電母線、電纜及軟連接頭等各連接部位的連接是否可靠，并測量壓降和溫升。

6、經(jīng)常檢查設(shè)備的工作和故障指示是否正常。

7、定期查看UPS內(nèi)部的元器件的外觀，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

8、定期檢查UPS各主要模塊和風(fēng)扇電機(jī)的運(yùn)行溫度有無異常。

9、保持機(jī)器清潔，定期清潔散熱風(fēng)口、風(fēng)扇及濾網(wǎng)。

10、定期進(jìn)行UPS電池組帶載測試。

11、各地應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厥须婎l率的變化情況，選擇合適的跟蹤速率。當(dāng)輸入頻率波動頻繁且速率較高，超出UPS跟蹤范圍時，嚴(yán)禁進(jìn)行逆變/旁路切換操作。在油機(jī)供電時，尤其應(yīng)注意避免該情況的發(fā)生。

12、UPS應(yīng)使用開放式電池架，以利于蓄電池的運(yùn)行及維護(hù)。

八、UPS維護(hù)項(xiàng)目及周期表

1 UPS日檢項(xiàng)目：

       主要內(nèi)容有：檢查控制面板，確認(rèn)所有指示正常，所有指示參數(shù)正常，面板上沒有報警；檢查有無明顯的高溫、有無異常噪聲；確信通風(fēng)柵無阻塞；調(diào)出測量的參數(shù)，觀察有無與正常值不符等。

2 UPS周檢項(xiàng)目：

       周檢的主要內(nèi)容有：測量并記錄電池充電電壓、電池充電電流、 UPS 三相輸出電壓、UPS 輸出線電流。如果測量值與以前明顯不同，應(yīng)記錄下新增負(fù)荷的大小、種類和位置等。

UPS月、季、年維護(hù)項(xiàng)目：

UPS電源的電池管理

       電池是UPS的重要組成部分，在UPS的諸多故障中，有很大比例是由于電池問題引起的，電池性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的可靠性。為了保證電池的服務(wù)壽命，除了維持正常溫度和日常的維護(hù)外，電池的自動管理是至關(guān)重要的因素。

       UPS電源對電池自動管理包括自動均浮充轉(zhuǎn)換控制、電池預(yù)告警關(guān)機(jī)、定期自動維護(hù)、手動電池自檢等多項(xiàng)可提高電池使用壽命的先進(jìn)功能，同時還具備電池故障檢測、電池放電后備時間預(yù)測及電池特征曲線管理。

自動均、浮充轉(zhuǎn)換

       電池充電過程能自動根據(jù)電池電流實(shí)現(xiàn)均充、浮充自動轉(zhuǎn)換，設(shè)定的均充轉(zhuǎn)浮充判據(jù)為：I≤0.01C。

2 電池浮充電壓溫度補(bǔ)償：（以2V電池為例）

電池在浮充狀態(tài)下，浮充電壓可以根據(jù)溫度進(jìn)行補(bǔ)償，溫度補(bǔ)償以20℃為中心點(diǎn)，在10℃-40℃內(nèi)全補(bǔ)償，計(jì)算公式：

溫度T>40 ，T=40 ；若T<10，T=10

電池平均單體電壓應(yīng)調(diào)節(jié)為：V=V0+(20-T)×0.003

其中，V0為電池廠家給定的在20℃下的單體浮充電壓，可以根據(jù)不同電池在初次上電時進(jìn)行設(shè)置，默認(rèn)為2.23V。對均充電壓不補(bǔ)償，默認(rèn)的單體均充電壓為2.35V。

3 均充限時：

如果連續(xù)12小時處于均充狀態(tài)，控制系統(tǒng)將強(qiáng)制轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)，此設(shè)置的條件是均充時間達(dá)到設(shè)定值時，自動轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)。

4 放電管理：

設(shè)置電池放電的截止電壓為每單體電池1.8V，實(shí)際截止電壓會隨電池老化程度不同而在此值附近向下浮動，截止電壓為每單體電池1.8V的選取，已經(jīng)考慮到了大功率放電情況下電池容量的衰減。

UPS電池自動測試

       UPS蓄電池的容量測試可人工測試或利用UPS的電池自動測試功能實(shí)現(xiàn)。人工測試的方法可參考直流供電系統(tǒng)中蓄電池的容量測試方法進(jìn)行。下面對UPS的自動測試功能進(jìn)行介紹。

該測試只有在以下情況下才能進(jìn)行：

逆變器在運(yùn)行；

逆變器不超載；

備用電源（旁路供電）存在并且符合要求；

逆變器與旁路電源同步；

電池必須充足電。

UPS電池自動測試功能根據(jù)以下三點(diǎn)設(shè)置：

時間間距（測試周期可設(shè)定為10天―150天）

電池自動測試的日期和時間

電池有問題時默認(rèn)的報警方式

       啟動電池測試時，整流器電壓將下降到電池組額定電壓以下，而在逆變器關(guān)機(jī)電壓以上，如果電池在規(guī)定負(fù)載和規(guī)定時間內(nèi)可以按要求放電，UPS就給出一個肯定的信號，表明電池是好的；如果電池在規(guī)定負(fù)載和規(guī)定時間內(nèi)不能按要求放電，UPS就給出一個否定的信號，表明電池需要更換。但這時由于整流/充電器電壓大于逆變器關(guān)機(jī)電壓值，故整流/充電器電壓仍然向逆變器供電，使輸出電壓并不間斷。（微信公眾號：通信電源人）帶您一起再學(xué)習(xí)一下吧

九、UPS常見故障處理

1 市電有電時，UPS出現(xiàn)市電斷電告警。

可能原因

1）市電輸入空開跳閘。

2）輸入交流線接觸不良。

3）市電輸入電壓過高、過低或頻率異常。

4）UPS輸入空開或開關(guān)損壞或保險絲熔斷。

5）UPS內(nèi)部市電檢測電路故障。

處理方法

1）檢查輸入空開。

2）檢查輸入線路。

3）如市電異常可不處理或啟動發(fā)電機(jī)供電。

4）更換損壞的空開、開關(guān)或保險絲。

5）檢查UPS市電檢測回路。

2 市電正常時，UPS輸出正常；市電斷電后，負(fù)載也跟著斷電。

可能原因

1）由于市電經(jīng)常低壓，電池處于欠壓狀態(tài)。

2）UPS充電器損壞，電池?zé)o法充電。

3）電池老化、損壞。

4）負(fù)載過載，UPS旁路輸出。

5）負(fù)載未接到UPS輸出。

6）長延時機(jī)型的電池組未連接或接觸不良。

7）UPS逆變器未啟動（UPS面板控制開關(guān)未打開），負(fù)載由市電旁路供電。

8）逆變器損壞，UPS旁路輸出。

處理方法

1）A、在市電電壓正常時對電池充足電。

B、啟動發(fā)電機(jī)對電池充電。

C、在UPS輸入端加穩(wěn)壓器。

2）檢查充電器。

3）更換電池。

4）減少負(fù)載。

5）將負(fù)載接到UPS的輸出。

6）檢查電池組是否接對、接好。

7）啟動逆變器對負(fù)載供電（打開面板控制開關(guān)）。

8）檢查逆變器。

3 UPS無法啟動。

可能原因

1）電池長期放置不用，電壓低。

2）輸入交流、直流電源線未連接好。

3）UPS內(nèi)部開機(jī)電路故障。

4）UPS內(nèi)部電源電路故障或電源短路。

5）UPS內(nèi)部功率器件損壞。

處理方法

1）將電池充足電。

2）檢查輸入交流、直流線是否接觸良好。

3）檢查UPS開機(jī)電路。

4）檢查UPS電源電路。

5）檢查UPS內(nèi)部整流、升壓、逆變等部分的器件是否損壞。

UPS在正常使用時突然出現(xiàn)蜂鳴器長鳴告警。

可能原因

1）用戶有大負(fù)載或大沖擊負(fù)載啟動。

2）輸出端突然短路。

3）UPS內(nèi)部逆變回路故障。

4）UPS保護(hù)、檢測電路誤動作。

處理方法

1）A、 負(fù)載投入時按先大后小的順序。

B、 增大UPS的功率容量。

2）檢查UPS的輸出是否短路。

3）檢查UPS逆變器。

4）檢查UPS內(nèi)部控制電路。

6 UPS工作正常但負(fù)載設(shè)備異常。

可能原因

1）UPS輸出零地電壓過高。

2）UPS地線與負(fù)載設(shè)備地線沒接在同一點(diǎn)上。

3）負(fù)載設(shè)備受到異常干擾。

處理方法

1）檢查UPS接地，必要時可在UPS的輸出端零地間并一個1-3KΩ電阻。

2）將UPS地與負(fù)載地接到同一個點(diǎn)上。

3）重新啟動負(fù)載設(shè)備。

山東UPS電源找山東億達(dá)，4006866839.

上一篇 ：山東專業(yè)化機(jī)房建設(shè)介紹

下一篇：機(jī)房建設(shè)之什么是機(jī)房保溫棉？