UPS基础知识-培训资料.ppt
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1、wUPS的基础知识的基础知识 UPS的定义 UPS的主要作用 UPS的分类和拓扑结构 UPS的基本组成wUPS的基本运行原理(单机的基本运行原理(单机/并机)并机) 正常运行方式 电池后备运行方式 旁路运行方式 维修运行方式 wUPS的基本技术指标的基本技术指标目录page 2UPS的基础知识的基础知识wUPS的定义的定义UPS是英文是英文Uninterruptable Power Supply的缩写,中文译的缩写,中文译为为“不间断电源不间断电源”; 它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置;它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置;从严格意义上讲,UPS不是一种电源,它
2、不是依靠能量形式的转换来提供电能,它只是提供一种两路电源之间无间断切换的机会,这才是UPS的主要设计思想;UPS的价格之所以昂贵,就是贵在这种不间断切换的特点上page 3UPS输出第二路供电三类供电一类供电第一路供电wUPS的定义的定义 UPS是电力电子技术的产品:是电力电子技术的产品: 以电力为对象,以电子技术为手段实现控制的技术称为电力电子技术电力电子技术。它的主要任务是利用电力和电子器件实现对电能的控制和转换。 从1956年第一只可控硅(SCR)诞生之日起,即进入了电力电子技术的时代。70年代末期由微电子技术与电力晶体管(GTR)技术相结合,进入了现代电力电子技术现代电力电子技术的时代
3、。 现代电力电子技术应用于所有的电气工程领域,例如:发电厂的储能设备、直流输电设备、动态无功补偿、电力机车牵引、变频调速电机、不间断电源不间断电源、开关电源、中高频感应电炉、电视、办公自动化、通讯、汽车自动化、家用电器等等 。page 4UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用为什么要使用为什么要使用 UPS? 随着电子技术的飞速发展,各种各样的用电器越来越多,而这其中的绝随着电子技术的飞速发展,各种各样的用电器越来越多,而这其中的绝大部分都是非线性负载大部分都是非线性负载(Non-Linear Load):从电网提取电流的波形与电压波形不一致的负载;从电网提取电流的波形与电压波
4、形不一致的负载;阻抗随加在其两端的电压而变化的负载;阻抗随加在其两端的电压而变化的负载;产生谐波电流的负载又称为畸变负载产生谐波电流的负载又称为畸变负载(Deforming Loads)或污染负载或污染负载(Polluting Load); 一方面,这些非线性负载给电网带来了大量的谐波谐波以及其它的干扰干扰,使供电的质量越来越坏; 另一方面,一些重要的用电部门,如机场、医院、银行等和一些重要的用电设备:如计算机、通讯设备等,对供电质量供电质量的要求越来越高:不仅要求不停电,还要求电压、频率稳定,还要求波形准确完好。简而言之,需要有一个干净或净化的电源。page 5UPS的基础知识的基础知识这就
5、使得负载与电网供电质量之间的矛盾日趋加深,必须解决。 在诸多的解决电源的方案中,UPS是最好的解决方案wUPS的主要作用的主要作用解决解决电网中的骚扰电网中的骚扰骚扰(disturbance):任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命、无生命的物质产生损害作用的现象;干扰(interference):由骚扰引起的设备、传输通道或系统性能下降的现象; 从严格意义上讲,从严格意义上讲,“骚扰骚扰”和和“干扰干扰”是两个不同的概念:是两个不同的概念:“骚扰骚扰”是一种客观存在的现象;“干扰干扰”是一种在“骚扰”作用下,使敏感设备受到影响时的现象。(根据根据GB 4824-1996 的标准词汇,
6、选用的标准词汇,选用“骚扰骚扰”一词一词。)。)page 6UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用解决解决电网中的骚扰电网中的骚扰停电:短时间的、长时间的.page 7骚骚扰扰特特征征主主要要起起因因主主要要后后果果停停电电(Power outages)间间断断(Micro-outages)电压完全消失 10 毫秒。大气条件、切换、故障、电网施工。运行故障和数据丢失(计算机系统)或生产中断(连续处理过程)。停停电电(Outages)电压在一个周期以上的完全消失:- 短时停电: 3 分钟(70% 的停电都小于 1 秒钟)- 长时停电: 3 分钟大气条件、切换、故障、意外事故、电网
7、施工。视停电持续时间而定, 机器停机并危及人身(如电梯),数据丢失(如计算机系统)或生产中断(如连续处理过程)。UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用解决解决电网中的骚扰电网中的骚扰电压变化:电压跌落、过电压、欠电压、电压尖峰、三相不平衡.page 8UPS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用解决解决电网中的骚扰电网中的骚扰频率变化:频率波动、过高、过低、闪烁.page 9骚扰骚扰特征特征主要起因主要起因主要后果主要后果频率频率变化变化(Frequency variations)频率频率波动波动(Frequencyfluctuations)频率的不稳定性。典型情况为
8、+5%、 - 6% (10秒钟时间间隔的平均值)。- 发电机组的调整;- 发电机组的运行失调;- 频率不稳定的电源。这些变化超出了某些仪表和计算机的容限范围(通常为 1%) ,因此可能会导致数据的错误或丢失。闪闪烁烁(Flicker)由于电压和频率(其它骚扰:高频瞬态冲击、谐波、电磁兼容性.page 10骚扰骚扰特征特征主要起因主要起因主要后果主要后果其它骚扰其它骚扰(Other disturbances)高频瞬态高频瞬态(HF transients) 突然、巨大和非常短暂的电压跳变。类似于电压尖峰。大气现象(雷击)和电网切换。破坏设备、加速老化、器件或绝缘故障。极短的持续时间(Short d
9、uration) 1 微秒幅值 100 微秒峰值为额定电压的 3 到 5 倍频率为几百 KHz)。感性负载停机或高压故障通过电磁耦合传输到低压系统。谐波失真谐波失真(Harmonicdistortion)非线性负载吸收的谐波电流造成电流和电压的波形失真。25 次以上的谐波往往可以忽略不计。带磁芯的电力机械(电动机、 空载变压器,等等)、开关电源、电弧炉、变频调速器。设备需增容,温度升高,电容谐振,毁坏变压器,电动机噪声增大。电磁兼容性电磁兼容性(EMC)电磁或静电的传导或辐射骚扰。目标是保证低发射率和高抗扰性。电子部件(晶体管, 可控硅, 二极管)的开关、静电释放。敏感性电子装置的功能失常。U
10、PS的基础知识的基础知识wUPS的主要作用的主要作用电网中骚扰的电网中骚扰的解决方案解决方案为了消除电网中的骚扰,必须制定有关的供电标准,如: EN 50160 定义了欧洲配电系统中的一些正常波动:电压电压 +10% 到到 -15% (每10分钟间隔的平均有效值),其中每周95%的时间必须在10%的范围内;频率频率 +4 到到 -6% ,一年中有99.5%的时间在1%的范围内。 国家标准电子计算机场地通用规范(GB/T-2887-2000)中关于机房供配电要求: 频率:频率:50Hz, 电压:电压:380V220V,相数:三相五线制或三相四线制单相三线制相数:三相五线制或三相四线制单相三线制:
11、page 11计计算算机机房房供供电电允允许许的的变变化化范范围围 级级别别项项目目A 级级B 级级C 级级电电压压变变化化()-5+5-10+7-15+10频频率率变变化化(Hz)-0.2+0.2-0.5+0.5-l+lUPS的基础知识的基础知识page 12UPS的基础知识的基础知识w供电电源的分类:供电电源的分类:一类供电一类供电:指需要建立不停电供电指需要建立不停电供电的电源系统的电源系统从两个可靠的独立的变电站各自引入一路供电线路;两路电源不会同时检修停电的现象;每条线路平均每月停电次数不大于一次;平均每 次故障时间不应大于0.5小时(供电可用性为99.9);两路供电线路需配有自动切
12、换装置。page 13UPS的基础知识的基础知识w供电电源的分类:供电电源的分类:二类供电二类供电:指需要建立带备用的供指需要建立带备用的供电系统电系统一路具有上述供电能力的市电输入;一路用户自主起动的备用发电机组;市电平均每月停电次数不应大于3.5次;市电平均每次停电不应大于6小时(供电可用性为99)。page 14注:此处供电电源的可用性应是指注:此处供电电源的可用性应是指UPS的输入端的输入端UPS的基础知识的基础知识w供电电源的分类:供电电源的分类:三类供电三类供电:指一般用户供电指一般用户供电市电平均每月停电次数不应大于4.5次;市电平均每次停电时间不应大于8小时(供电可用性为95)
13、。page 15w负载的供电等级负载的供电等级 一级负载一级负载: 这种负载是指:如果突然中断供电,负载将不能工作,其影响将关系到国计民生的大事,或将会导致重大的人身伤亡和恶性事故的发生。例如国防建设、生产、交通运输、电信、财政、金融、航空管理等部门,一旦因供电突然中断将会造成难以弥补的重大损失。一级负载应采取一类供电,即对负载建立不停电的电源系统。 二级负载二级负载: 这种负载是指:如果突然中断,负载将不能正常运行,在一定的程度上造成一定的损失。例如一些科研单位、计算机过程控制的生产单位等。二级负载应采取二类供电,即需要建立具有备用电源的供电系统。 三级负载三级负载: 这种负载是指:一旦因突
14、然中断供电不会引起过大的损失。UPS的基础知识的基础知识整流器直流逆变器输入输出UPS输出第二路供电三类供电一类供电第一路供电2.隔离作用:隔离作用:将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡在负载之前,即使负载对电网不产生骚扰,又使电网中的骚扰不影响负载;page 16wUPS的主要作用的主要作用1.两路电源之间的无间断相互切换;两路电源之间的无间断相互切换;UPS的基础知识的基础知识UPS220Vac220Vac230Vac240Vac(稳压作用)UPS50Hz50Hz60Hz(稳频作用)(频率变换)4.频率变换作用:频率变换作用:输入频率等于或不等于输出频率,如50H
15、z/50Hz,50Hz/60Hz,包括稳频作用;page 17wUPS的主要作用的主要作用 3.电压变换作用:电压变换作用:输入电压等于或不等于输出电压,如输入电压等于或不等于输出电压,如380V/380V,380V/220V,包括稳压作用;,包括稳压作用;UPS的基础知识的基础知识整流器直流逆变器输入输出电池1)和和5)是保证对负载供电的是保证对负载供电的连续性连续性;2)、3)和和4)是保证对负载供电的是保证对负载供电的质量质量。page 18wUPS的主要作用的主要作用 5.提供一定的后备时间:提供一定的后备时间:UPS的电池贮存一定的能量,在电网停电或的电池贮存一定的能量,在电网停电或
16、间断时继续供电一段时间来保护负载;后备时间为间断时继续供电一段时间来保护负载;后备时间为10分钟、分钟、30分钟、分钟、60分钟或更长。分钟或更长。UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构(1)被动后备式)被动后备式(Passive Standby,也称为离线式也称为离线式OFF-Line) 组成组成 充电器 逆变器 电池 滤波器/调压器 工作原理工作原理见右图page 19充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构(1)被动后备式)被动后备式(Passive Standby,也
17、称为离线式,也称为离线式(OFF-Line)应用:小于应用:小于2KVA的的UPS;优点:电路简单,价格便宜;优点:电路简单,价格便宜;缺点:频率不能调节,切换有间断。缺点:频率不能调节,切换有间断。page 20UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构(2)线互动式)线互动式(Line Interactive) 组成:组成: 静态开关 双向逆变器 电池 旁路开关 工作原理:工作原理: 见右图电池负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静态开关正常方式电池方式旁路方式page 21UPS的基础知识的基础知识wUPS的分类和拓扑结构的分类和拓扑结构(
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