[信息与通信]UPS基本原理.ppt

UPS技术培训,基础部分,1 什么是UPS 2 UPS的功能 3 常见UPS种类介绍 4 UPS基本原理 5 UPS供电方案 6 UPS技术指标 7 UPS相关技术8 UPS基础维护,主要内容,什么是UPS,UPS Uninterrupted Power System 利用电池化学能作为后备能量，在市电断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供（交流）电能的一种能量转换装置。,用户设备,蓄电池,市电或燃油发电机,UPS主机,为什么用UPS？,为什么用UPS？电网问题,为什么用UPS？,为什么用UPS？,为什么用UPS？,用投资额百分之几的UPS 保护占投资额百分之九十几的设备 实现客户价值的不间断增长,UPS的功能及地位演化,供电备份,净化电网,提供永久安全电力实现用户心中梦想!,1、不停电功能 解决电网停电问题2、交流稳压功能 解决网压剧烈波动问题3、净化功能 解决电网与电源污染问题4、管理功能 解决交流动力维护问题,UPS的四大功能,为什么需要UPS,哪些行业需要UPS？,银行系统证券系统保险系统财政系统税务系统公安系统邮政系统教育系统铁路系统电力系统,总部容灾备份中心（服务器、存储器等设备动力保护）各银行总部将建立1个容灾备份中心总部数据库与分析系统（服务器、存储器等设备动力保护）数据及时采集、集中存储、挖掘有价值数据区域数据中心（服务器、存储器等设备动力保护）各银行将建立2-5区域性数据中心省市级集中网络动力保护（交换机、路由器等网络设备动力保护）集中帐务、统一核算、各地市信息单元合并客户服务网点（PC、外设等终端设备动力保护）建设和改造营业网点、客户服务系统,银行系统哪里需要UPS？,UPS种类,按工作原理不同，UPS分为：离线式（后备式UPS、互动式UPS）在线式UPS 按供电体系不同，UPS分为：单进单出UPS 三进单出UPS 三进三出UPS按输出功率不同，UPS分为：微型 100kVA,按电池位置不同，UPS分为：电池内置式UPS（标准机型）电池外置式UPS（长延时机型）按多机运行方式不同，UPS分为：串联热备份UPS（用于中小功率机器）交替串联热备份UPS（中小UPS)直接并联UPS(用于中大功率）,UPS种类,UPS种类,按变压器特点不同，UPS分为：高频UPS（高频机）工频UPS（工频机）按输出波形不同，UPS分为：方波输出UPS 阶梯波（准正弦波）UPS 正弦波输出UPS,UPS系统结构,监控平台也是UPS的最重要组成部分之一,UPS的基本原理,后备式UPS运行原理有市电时，市电通过开关后直接供给负载，逆变器不工作；另外，市电通过充电器给电池充电。停电后，启动逆变器，把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载。,充电器,逆变器,市电,负载,电池组,功率等级0.25-2KVA左右,互动式UPS运行原理在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一；输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压,UPS的基本原理,市电,双向,变换器,电池组,负载,市电正常/整流停电/逆变,264-276V,150-175V,150-264V,功率等级0.7-20KVA左右,在线式UPS运行原理不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，即逆变电路始终处于工作状态。,UPS的基本原理,功率等级0.7-1500KVA左右,UPS的基本原理,功率等级10-480KVA左右,负载,主变换器,电池组,Delta变换器,175264V,220410V,补偿变压器,Delta变换UPS运行原理Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能，主变换器是双向变换器。不能稳定频率。,四种UPS的比较,UPS的基本原理,集中供电方式：优点：可以实现网络设备资源的等电位控制，减小传输误码率。缺点：初期投资大，单机故障影响大。分散供电方式：优点：方案布置灵活，故障影响小。缺点：如整个设备不能保持同地线，易引发干扰。,UPS供电方案,UPS供电系统,一个完备的UPS供电系统，是由前端配电（市电，发电机，配电柜），UPS主机、电池、后端配电组成，附加后台监控或网络监控软/硬件等单元。,ATS,PD,UPS,+,-,UPS供电方案一主从机串联“热备份”,市电,负载,主机,从机,主机旁路,从机输出,SS,SS,UPS供电方案一主从串联备份,优点：两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。对于UPS同步跟踪性能要求较低。采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。缺点：从机长期处于空载运行状态、效率低。从机电池组长期处于浮充状态，得到定期带载放电维护机会少，会影响电池寿命。从机必须有良好的带阶跃负载能力。长期运行，主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键无扩容功能。相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。,UPS供电方案一直接并联,市电,负载,从机输出,并机逻辑控制,UPS供电方案一直接并联,并联条件：同型号、同容量UPS两台逆变器输出必须在同频率，同相位的严格同步跟踪状态。两台逆变器输出电压幅值必须相等。优点：完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。良好的扩容性能（N+1）避免了“串联”热备份方式的缺点。缺点：对设备本身同步锁相技术要求高对设备制造技术要求高输出阻抗接近。对逆变器输出电压调节性能要求高分相调节UPS必须同型号、同容量。多台并联时，旁路也需增加“均流电感”,UPS供电方案双母线,双母线供电：解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂，投资大，安装调试要求高。,BCB,电子切换开关,母线一,母线二,重要负载,一般负载,UPS1,UPS2,输入特性：1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。2、输入功率因数 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其它设备。3、主电源频率允许范围。4、输入电流谐波分量。（PFC、6/12脉冲整流器）,UPS主要技术参数,输出特性：1、静态稳定度。大型为1%，中小型为2%。2、输出瞬态特性。大型5%，中小型8%。3、输出过载能力。（如：过载125%10MIN;150%60S)4、输出功率因数。（0.6、0.7、0.8）5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。,VA（伏安）与W（瓦特）的区别VA-视在功率W-有功功率UPS容量单位-VA 负载容量单位-W、VA注意：对UPS而言，输出功率因数并不是越高越好。VA（伏安）与W（瓦特）的换算关系典型计算机负载：功率因素0.6-0.7,UPS主要技术参数,UPS新技术,2、UPS冗余技术交替串联热备份技术单机/并机软件硬件兼容技术分散式直接并联技术数字并联技术,3、UPS防护技术专业防雷技术 集中式风道技术瞬态短路电流限定技术,5、绿色电源技术功率因数校正技术12脉冲整流技术 隔离变压器技术电磁兼容技术,UPS新技术,6、电池自动管理技术均浮充转换和温度补偿电池放电终止电压自动调节市电和电池联合供电技术电池容量检测和寿命预估技术电池自动巡检技术,7、网络监控技术中文视窗技术多数量UPS监控安全监控技术 多协议、跨平台监控技术,UPS新技术,UPS双变换技术,ACDC 整流DCAC 逆变另：ACAC 变压器、移相变压器、变频器等,12脉冲整流器,移相变压器,负载,电池和逆变器,两个6脉冲整流桥,三相全桥IGBT整流,单相半桥逆变电路,逆变器控制信号SPWM波,SPWM（正弦波脉冲宽度调制）：调脉冲宽度来控制 输出电压稳定。,三相全桥逆变器,S,R,+,R,N,T,R,S,S,T,T,_,传统三相SCR整流UPS,三相全桥IGBT整流UPS,数字控制技术,数字信号处理器（DSP）控制技术 单片机控制技术,产生各驱动信号、控制整流器、逆变器、切换逻辑等,电池工作原理,化学能,电能,电池均浮充管理,1、均充限流：0.1C2、浮充转均充：0.05C 均充转浮充：0.01C,电池充放电管理功能,T1为恒压均充阶段，T2为浮充阶段，T3为电池逆变供电阶段，T4为限流均充阶段,电池结构,放电特性,电池容量C20,C20：按0.05C20大小电流放电20小时所放出的容量,100AH电池按5A放电可放20小时,电池电压,UPS电池与通信用电池比较,UPS监控系统的功能,1、实时了解和控制UPS的运行状态；2、通过故障报告及时对UPS进行维护；3、市电异常、电池电压低时，对计算机、网络设备提供安全关机保护；4、能在LAN、WAN及Internet上运行；5、具有保密性和安全性。,UPS监控系统组成,UPS网络监控系统智能UPS网络监控软件网络监控软件含以下三部分：SNMP卡监控台软件安全关机程序,UPS监控组网,监控界面组态图,监控界面状态图,监控界面历史事件、控制、数据查询,事件处理功能,UPS维修开关的使用操作,维修开关,维修开关作用：对于6KVA上UPS都装有维修开关。因为容量大的UPS带的负载相对较重要,需要进行现场的维修时，要保证用户负载供电的连续性。维修开关就是可以实现用户负载的不停电维修。！注意 维修开关操作要严格按步骤，否则可 能造成负载停电,UPS维修开关的使用操作,EMI,EMI,PFC整流,逆变 电子开关,o,输入,旁路,备机,维修开关,切换到维修旁路供电操作：1、按关机键切换到自动旁路2、转动维修开关到“Bypass”侧3、关闭市电输入、旁路开关4、等机器放电完毕，维修机器维修恢复市电逆变操作：1、合市电和旁路空开机器自检工 作于旁路2、按开机键转到逆变是否正常3、正常后，按关机键转回旁路4、转动维修开关到“UPS”5、按开机键，转到逆变工作。,谢谢大家,