弱電工程UPS不間斷電源全套基礎知識

UPS,

就是不間斷電源。通常是弱電機房工程子系統之一,是將蓄電池與主機裝置相連線,主要用於給裝置提供穩定、不間斷的電力供應。

當市電輸入正常時,UPS 將市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一臺交流式電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即將電池的直流電能,透過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應

220V交流電

,使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。

UPS 裝置通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們一起來看下UPS的基礎知識。

UPS的基本原理及主要技術引數

什麼是UPS?

利用電池化學能作為後備能量,在市電斷電等電網故障時,不間斷地為使用者裝置提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。

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為什麼需要UPS?

市電電網提供的電力供應,看上去正常,可是不可靠:表面正常的電力,實際上危機四伏。

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電源中斷

資料丟失,通訊中斷,商機延誤……

—— 直接損失以每分鐘5000-100000元計

裝置停運,儀表失靈,手術中斷……

—— 間接經濟損失無法估量

電源汙染

瞬態尖峰、電源浪湧、高壓脈衝

造成伺服器、路由器、磁碟陣列 等裝置硬體損壞

諧波汙染、線間噪聲、頻率漂移

造成網路傳輸誤位元速率大增,資料傳輸速度低下

UPS的四大功能

不停電功能——解決電網停電問題

交流穩壓功能——能解決網壓劇烈波動問題

淨化功能——解決電網與電源汙染問題

管理功能——解決交流動力維護問題

UPS系統結構

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監控平臺也是UPS的最重要組成部分之一

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UPS主要技術引數

輸入特性:

1、輸入電壓範圍   輸入電壓範圍寬可減小電池放電機會,延長電池壽命。

2、輸入功率因數   功率因數低,輸入無功功率大,諧波電流汙染電網,影響干擾其它裝置。

3、主電源頻率允許範圍。

4、輸入電流諧波分量。(PFC、6/12脈衝變壓器)

輸出特性:

1、靜態穩定度。大型為1%,中小型為2%。

2、輸出瞬態特性。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。(0。8、0。9、1)

5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內。

UPS相關配置及計算

UPS系統基本由以下部分組成:

UPS主機

必選功能件(如BCB BOX等)

蓄電池

配套電池櫃/架, 電池開關等

功能選件( 如防雷, 監控,諧波治理,上出線等)

需要進行的計算:

UPS主機容量計算與選擇

UPS後備電池的容量計算與選擇

UPS容量計算與選擇

首先獲得負載的總功耗,並統一單位到KVA

例如:一般個人計算機負載約200VA,小型伺服器負載約1500VA,大中型伺服器負載約3000VA

電流I(A安培)及 功耗W(瓦特)與VA的轉換關係

VA= I*220

VA= W/0。8(計算時通常考慮20KVA以下為0。7,20KVA以上為0。8)

考慮到UPS執行在60-80%的區間是最佳執行狀態,一般建議在計算時將上面的結果除以0。8再一次放大

然後在產品手冊中選取最靠近的功率產品

採用恆功率模式計算方式

W/cell = PL/(N×6×η)

UPS供電方案介紹

集中供電方式:

優點:可以實現網路裝置資源的等電位控制,減小傳輸誤位元速率。

缺點:初期投資大,單機故障影響大。

分散供電方式:

優點:方案佈置靈活,故障影響小。

缺點:如整個裝置不能保持同地線,易引發干擾。

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單機供電

UPS解決方案中最簡單的一種

每一分散地點交流供電系統容量多為6KVA以下

各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護

市電通常就近採用插座輸入

主從機串聯“熱備份”

適合於中小型網路、伺服器群、辦公、儀表等應用場合

由UPS主機、UPS從機、電池系統、配電系統組成

配電設計和工程施工簡單

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優點:

兩臺甚至多臺UPS基本處於相對獨立、互不干擾的執行狀態。

對於UPS同步跟蹤效能要求較低。

採用不同型號、不同容量UPS構成串聯熱備份方式。

缺點:

從機長期處於空載執行狀態、效率低。

從機電池組長期處於浮充狀態,得到定期帶載放電維護機會少,會影響電池壽命。

從機必須有良好的帶階躍負載能力。

長期執行,主機逆變器=靜態旁路轉換功能良好是關鍵

無擴容功能。

相對於“並聯”冗餘系統平均無故障時間偏低。

模組並聯供電

全部交流負載集中供電,由1臺模組化並聯UPS供電

模組化UPS包括:機架、可並聯功率模組、可並聯電池模組、充電模組等

適合於中小型網路、伺服器群、辦公、儀表等應用場合

由機架、UPS功率模組、電池模組、配電系統組成

功率模組配置為N+1冗餘,減少了MTTR

共用輸入、輸出、並聯的電池系統、控制系統

N+1直接並聯冗餘

適合於中大型網路、資料中心、大樓集中供電、工業廠礦等應用場合

由直接並機的N+1臺UPS、電池模組、配電系統組成

系統N+1冗餘,可靠性高於單機UPS

易於擴容,維護便捷

是應用最為廣泛的方案

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優點:

完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接並聯時可均分負載電流。

良好的擴容效能(N+1)

避免了“串聯”熱備份方式的缺點。

缺點:

對裝置本身同步鎖相技術要求高

對裝置製造技術要求高——輸出阻抗接近。

對逆變器輸出電壓調節效能要求高——分相調節

UPS必須同型號、同容量。

多臺並聯時,旁路也需增加“均流電感”

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雙母線

解決單母線執行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統可靠性。系統配置複雜,投資大,安裝除錯要求高。

END

本篇完

TAG: UPS負載電池並聯模組