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。
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。
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
監控平臺也是UPS的最重要組成部分之一
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。
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
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
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”
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