UPS基础原理介绍20100317资料.ppt

UPS基础原理介绍基础原理介绍工程服务部工程服务部:许小平许小平目录目录一、电网分析二、UPS的定义和作用三、UPS的基本原理四、蓄电池五、UPS的选择和使用六、UPS的高可靠技术一、电网分析一、电网分析l理想状态的电网频率：50HZ电压：220V波形：正弦波电网分析电网分析现实的电网情况现实的电网情况电压过高（大型电气设备关机、电网突然卸载）电压下陷（大型设备开机、大型电动机启动、大型电力变压器接入）频率漂移（超过3HZ;发电机的不稳定运行）高压尖脉冲（雷击、电弧放电、大型电气设备的开关操作）高频干扰（电动机运行、广播发射、微波辐射）断电波形失真过高过高过低过低正常正常电压电压尖峰尖峰陷落陷落高频高频干扰干扰波形失真波形失真电网分析电网分析电力故障的影响电力故障的影响想象一下，以下遇到停电时运行中的计算机和服务器运转中的生产设备繁华都市的十字路口红绿灯写字楼里的高速电梯正在进行的手术2009.6.112009.6.11北京地铁北京地铁2 2号线停电号线停电1 1小时小时20082008年欧洲杯电视转播中心停电年欧洲杯电视转播中心停电1111分钟分钟 损失：损失：8 8亿欧元亿欧元-2600-2600万万-29-29万万供电现状供电现状电力故障问题停电和瞬断计划性停电：限电、检修、维护、系统改造故障停电：超负荷、供电线路和设备故障自然停电：地震、水灾、台风、雷电、火灾电源质量电压和频率不稳电网污染电力干扰供电现状供电现状电力故障带来危害电力故障带来危害故障性质故障性质故障危害故障危害一个网站宕机一个网站宕机一个潜在的用户在一个潜在的用户在8s8s内离开内离开一个路由器宕机一个路由器宕机局域网上有数百个用户无法工作局域网上有数百个用户无法工作一个光纤室宕机一个光纤室宕机有数千个用户断开网络连接有数千个用户断开网络连接一套生产设备闪断一套生产设备闪断造成几万到数十万的经济损失造成几万到数十万的经济损失公共环境停电公共环境停电可能造成严重混乱、重大损失可能造成严重混乱、重大损失二、二、UPS的定义和作用的定义和作用UPS、不间断电源，即能提供不间断输出的交流电源。在市电停电时提供交流电源，切换时负载不中断。UPS已得到广泛应用，通常用于保护计算机、网络等重要设备。保护个人PC的UPS保护多台PC的UPS保护机房的UPS保护大楼的UPSUPS的定义和作用的定义和作用UPS具有以下几项功能：电网正常时，市电电压通过UPS稳压、稳频后供给负载，同时能对机内的电池组进行充电，贮存后备能量；电网异常（欠压、过压、干扰、停电等）时，UPS的逆变器及时将电池组内的贮备直流电能转换成交流电能维持对负载的正常供电；UPS能在电网供电和电池供电之间自动进行转换，确保对负载的不间断供电，而且可以根据设备的精密程度来选择可承受的切换时间；UPS与发电机的比较与发电机的比较比较项目比较项目发电机发电机UPS后备能源柴油、汽油蓄电池备用电源启动方式被动式启动自动启动中断时间视启动时间而定，通常30分钟数小时中断时间极短，在线式0，其它10ms对环境影响度噪声高，振动强烈噪声较低，振动不明显电源质量差，频率及波形差，电压不稳电压、频率和波形保持稳定三、三、UPS的基本原理的基本原理按工作方式分按工作方式分按输出波形分按输出波形分按输出功率按输出功率在线式在线式后备式后备式互动式互动式正弦波正弦波方波方波梯形波梯形波小功率小功率中功率中功率大功率大功率标准时标准时长延时长延时按工作时间按工作时间后备式后备式UPS基本工作原理基本工作原理稳压器稳压器逆变器逆变器充电器充电器输出输出输入输入同步切换开关同步切换开关控制电路控制电路后备式后备式UPS基本工作原理基本工作原理稳压器稳压器逆变器逆变器充电器充电器输出输出输入输入同步切换开关同步切换开关市电正常时的工作状态市电正常时的工作状态控制电路控制电路后备式后备式UPS基本工作原理基本工作原理市电异常时的工作状态市电异常时的工作状态稳压器稳压器逆变器逆变器充电器充电器输出输出输入输入同步切换开关同步切换开关控制电路控制电路在线式在线式UPS工作原理工作原理OUTOUT整流器整流器逆变器逆变器充电器充电器电池组电池组ININBYPASSBYPASS旁路开关旁路开关在线式在线式UPS工作原理工作原理OUTOUT整流器整流器逆变器逆变器充电器充电器电池组电池组ININBYPASSBYPASS旁路开关旁路开关标准模式标准模式在线式在线式UPS工作原理工作原理充电器充电器电池组电池组OUTOUT市电故障（电池供电）市电故障（电池供电）整流器整流器逆变器逆变器ININBYPASSBYPASS旁路开关旁路开关在线式在线式UPS工作原理工作原理OUTOUTBYPASSBYPASS整流器整流器逆变器逆变器充电器充电器电池组电池组ININ旁路开关旁路开关系统旁路系统旁路（当（当UPSUPS出现过载、过温、故障时）出现过载、过温、故障时）在线互动式UPS基本工作原理稳压器稳压器输出输出输入输入输出继输出继电器电器逆变器逆变器/充电器充电器输入继电器输入继电器在线互动式UPS基本工作原理稳压器稳压器输出继电器输出继电器输出输出输入输入逆变器逆变器/充电器充电器输入继电器输入继电器标准模式标准模式在线互动式UPS基本工作原理稳压器稳压器输出输出输入输入输出继输出继电器电器逆变器逆变器/充电器充电器输入继电器输入继电器市电故障（电池供电）市电故障（电池供电）四、免维护铅酸蓄电池四、免维护铅酸蓄电池电池规格电池规格应用中电池常见问题应用中电池常见问题常用电池品牌常用电池品牌电池使用注意事项电池使用注意事项电池规格电池规格额定电压：一般有2V、6V、12V，UPS常用12V的蓄电池是由6只2V的单体电池串联构成。实际上电池经充电后，其端电压高于12V开路电压（V）1312.712.512.212.0剩余容量%10080604020电池规格电池规格安时数：常见电池的AH数指25下，以恒定电流I放电t小时至终止电压，该电流I与放电时间t的乘积，用Cn表示，单位AH，n指几小时放电率。如C20。指100AH电池在25下，以恒定电流5A可放电20小时。常用AH数：7，24，38，65，100，120AH应用中电池常见问题应用中电池常见问题外壳破损容量过低端子腐蚀内部短路电池过充常用电池品牌常用电池品牌公司的电池分成A、B、C三类：A类指进口品牌，国内合资产品，有汤浅、松下等B类指进口品牌，阳光C类指国内品牌，KELONG、光宇等电池使用注意事项电池使用注意事项建议电池在+5+30温度条件下使用，高温会缩短寿命，低温容量降低；不同品牌、不同容量、不同新旧的电池严禁混合使用电池使用中会产生氢气，所以要远离火源，保持通风；请保持环境清洁，过多的灰尘可导致电池短路五、五、UPS的选择和使用的选择和使用nUPSUPS的选择的选择确定所需确定所需UPSUPS的容量：的容量：计算所有的负载总和 S=S1+S2+Sn 单位：VAUPS容量S0.8 （考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要）确定所需确定所需UPSUPS的类型的类型 工作模式、供电方式等选择，必须与负载类型、客户的现场等情况来决定。UPS的选择和使用的选择和使用确定所需的电池后备时间确定所需的电池后备时间附加功能：附加功能：冗余备份功能串联备份、并联备份 监控及网络管理功能 防雷功能 电池管理功能 项目实施能力及售后服务能力项目实施能力及售后服务能力：大功率的UPS或大批量的UPS项目，对施工方的要求很高，另外，现在的UPS系统一般需要上门维护，所以要选择售后服务质量较好的供货商。可以从信誉度、技术实力、服务机构、维修备件等多方面进行考察。UPS的选择和使用的选择和使用环境要求：放置在通风良好的环境，且地面平整，并保持环境的清洁；确定无障碍物阻挡UPS通风口，机器的背面、侧面距墙壁10cm以上；远离过热源并避免阳光直射；避免灰尘多的地方；避免放置在雨淋、滴水、潮湿 的场所；避免放置于含腐蚀气体的场所；避免放置于大变压器或强电磁干 扰源附近。环境温度控制在+530之间，最好在25。最好有空调系统。UPS的选择和使用的选择和使用配电要求专门的输入输出配电柜（盒）合理的UPS输出插座布置合理的空开容量及电源线线径UPS输入输出应该配有总开关。合理分配各路负载。细分负载线路，避免负载之间互相影响。对线路的走线、电源线的颜色、接头等必须符合国标要求。若UPS需要配备发电机，注意发电机的选择（供电方式、功率容量等）并预先布线六、的高可靠技术六、的高可靠技术冗余开关冗余开关串联备份串联备份并联备份并联备份冗余开关冗余开关 输出功率输出功率2KVA以下以下利用冗余开关KTS-10，构成双机热备份系统：UPS1和 UPS2可以为任何一种UPS（或逆变器），只需功率容量相同。在 UPS1和UPS2正常情况下，UPS1通过KTS-10给负载供电，如果这时 UPS1出现故障，则改由UPS2 供电，UPS1 故障消除后仍由UPS1 带载，其中的过程由KTS-10自动转换，不需人工操作，且转换时间在 4ms内。优点：A、可靠性比单机提高一倍B、可在线维护，不需停机C、一般供货商能提供该方案的不多UPS1UPS2KTS-10负载输 入串联备份供电串联备份供电备机备机主机主机旁路输入旁路输入市电输入市电输入旁路输入旁路输入市电输入市电输入输出输出1输出输出2负载负载市电输入市电输入1 1市电输入市电输入2 2自备油机自备油机整流器整流器逆变器逆变器静态旁路静态旁路开关开关输出输出UPS1UPS1输入输入UPS1UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路输手动维修旁路输入入双机串联备份双机串联备份整流器整流器逆变器逆变器静态旁路静态旁路开关开关UPS2UPS2输入输入UPS2UPS2旁路输入旁路输入主机主机备机备机双机串联备份双机串联备份输出输出市电输入市电输入1市电输入市电输入2自备油机自备油机整流整流器器逆变逆变器器静态旁路静态旁路开关开关UPS1输入输入UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路输手动维修旁路输入入整流器整流器逆变器逆变器静态旁路静态旁路开关开关UPS2输入输入UPS2旁路输入旁路输入主机主机备机备机正常工作状态正常工作状态双机串联备份双机串联备份市电输入市电输入1市电输入市电输入2自备油机自备油机整流整流器器逆变逆变器器静态旁路静态旁路开关开关输出输出UPS1输入输入UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路输手动维修旁路输入入整流器整流器逆变器逆变器静态旁路静态旁路开关开关UPS2输入输入UPS2旁路输入旁路输入主机主机备机备机主机故障主机故障双机并联备份双机并联备份逆变器逆变器市电输入市电输入1市电输入市电输入2自备油机自备油机整流整流器器逆变逆变器器整流整流器器静态旁路静态旁路开关开关静态旁静态旁路路开关开关输出输出UPS2输入输入UPS2旁旁路输入路输入UPS1输入输入UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路输手动维修旁路输入入主机主机主机主机双机并联备份双机并联备份正常工作状态正常工作状态逆变器逆变器市电输入市电输入1市电输入市电输入2自备油机自备油机整流器整流器逆变器逆变器整流器整流器静态旁静态旁路开关路开关静态旁静态旁路开关路开关输出输出UPS2输入输入UPS2旁旁路输入路输入UPS1输入输入UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路手动维修旁路输入输入主机主机主机主机双机并联备份双机并联备份主机故障状态主机故障状态UPS2输入输入逆变器逆变器市电输入市电输入1市电输入市电输入2自备油机自备油机整流整流器器逆变逆变器器整流整流器器静态旁路静态旁路开关开关静态旁静态旁路路开关开关输出输出UPS2旁旁路输入路输入UPS1输入输入UPS1旁路输入旁路输入手动维修旁路输手动维修旁路输入入主机主机主机主机串联备份串联备份优点：优点：1、可由、可由2台不同型号、功率、厂家的台不同型号、功率、厂家的UPS组成组成 2、安装简单、无须调试、不增加额外辅助电路，因此成本较低，可靠性高、安装简单、无须调试、不增加额外辅助电路，因此成本较低，可靠性高 3、可做成、可做成 n+1 热备份热备份 4、可不断电对可不断电对UPS 进行维修进行维修缺点：缺点：1、备机长期处于备用状态，对电池不利，须人为对电池放电、备机长期处于备用状态，对电池不利，须人为对电池放电 2、主机长期带载，降低可靠性、主机长期带载，降低可靠性 3、瞬时过载适应能力弱、瞬时过载适应能力弱并联备份并联备份优点：优点：1、对瞬时过载适应能力强、对瞬时过载适应能力强 2、单台、单台UPS均摊负载，单台的可靠性较高均摊负载，单台的可靠性较高 缺点：缺点：1、技术要求高，调试复杂，易产生环流，影响系统的可靠性、技术要求高，调试复杂，易产生环流，影响系统的可靠性 2、不能充分利用现有资源、不能充分利用现有资源 3、随使用时间增长，可靠性降低（部件老化引起工作点漂移）、随使用时间增长，可靠性降低（部件老化引起工作点漂移）谢谢！谢谢！（）