UPS01-UPS基础知识V.ppt
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1、UPSUPSUPSUPS基础知识基础知识基础知识基础知识UPS基础知识主要内容主要内容主要内容主要内容一一.UPS概述概述二二.UPS 原理原理三三.UPS分分类四四.UPS 术语及重要参数及重要参数五五.UPS 高可靠性的供高可靠性的供电方案方案六六.UPS技技术发展展趋势UPS UPS 基基基基础础培培培培训训 一、一、UPS 概概 述述一、一、一、一、UPS UPS 概述概述概述概述 什么是UPS 为什么使用UPS UPS的功能UPS UPS Uninterruptible Power System Uninterruptible Power System 利用电池化学能作为后备能量,在
2、市电断电等电网故障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。装置。用户设备用户设备蓄电池蓄电池市电或燃油发电机市电或燃油发电机UPSUPS主机主机UPSUPS系统结构系统结构什么是什么是什么是什么是什么是什么是UPSUPSUPS电电 源:源:利用电能变换技术将市电或电池第一次电能转换成适合各种用电对象的二次电能的系统或装置。电能变换体现:变压、调压、整流、滤波、稳定、变换电能变换技术:线性稳压、相控、变频、PWM、SPWM、软开关PWM、移项谐振、无功补偿、功率因素校正等UPS:
3、UPS:一种可以提供两个以上供电线路的设备,当主要供电失效时,可以切换至备份的供电路径。为您重要的设备提供灵活且完善 的电源保护 电源线电源线网线网线通讯线网络总线 市电 柴油机 什么是什么是什么是什么是UPSUPS UPSUPSUPSUPS系统组成系统组成系统组成系统组成 一个完备的一个完备的UPSUPS系统,是由系统,是由UPSUPS主机、电池、市电(发电机主机、电池、市电(发电机)、后台监控、后台监控或网络监控软或网络监控软/硬件等单元共同组成的。硬件等单元共同组成的。UPS计算机计算机监控平台监控平台计算机计算机监控平台监控平台一、一、一、一、UPSUPS概述概述概述概述什么是UPS为
4、什么使用UPSUPS的功能电源中断电源中断-给用户造成各种经济损失!1 1,数据,数据丢失,通信中断,商机延失,通信中断,商机延误.直接直接损失以每分失以每分钟5000-1000005000-100000元元计2 2,设备停运,停运,仪表失灵,手表失灵,手术中断中断.间接接经济损失无法估量失无法估量为什么需要为什么需要UPSUPS 网络时代需要不间断的电力供应网络时代需要不间断的电力供应为什么用为什么用为什么用为什么用UPSUPS?电网问题电网问题电网问题电网问题波形下限波形下限市电断电市电断电电压浪涌电压浪涌电线噪声电线噪声瞬态尖峰瞬态尖峰频率漂移频率漂移谐波失真谐波失真电网电网为什么用为什
5、么用为什么用为什么用UPSUPS?电网问题电网问题电网问题电网问题电网问题电网问题引发原因引发原因现象现象市电断电市电断电停电、空气开关跳闸停电、空气开关跳闸零电压持续零电压持续2 2个周波以上个周波以上电压浪涌电压浪涌大型设备关闭或雷击引起大型设备关闭或雷击引起电压高于电压高于110%110%额定值,持额定值,持续一个或多个周波续一个或多个周波波形下陷波形下陷大型设备突然启动、电网切换大型设备突然启动、电网切换电压低于电压低于80-85%80-85%额定值,额定值,持续一个或多个周波持续一个或多个周波瞬态尖峰瞬态尖峰闪电、电子开关工作,电焊闪电、电子开关工作,电焊电压峰值高达电压峰值高达60
6、006000V V,持续持续时间一般为时间一般为0.5-50.5-5个周波个周波谐波干扰谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备备、无线通信设备、微波设备频率漂移频率漂移小水电,发电机小水电,发电机电源污染电源污染-严重影响信息设备安全和运行效率!造成莫名其妙造成莫名其妙“死机死机”、网、网络传输误码率大增,数据率大增,数据传输速度低下速度低下瞬瞬态尖峰、尖峰、电源浪涌、源浪涌、高高压脉冲、脉冲、造成服造成服务器、器、计算机、路由器、算机、路由器、磁磁盘阵列等列等设备硬件硬件损坏坏谐波波污染染线间噪声噪声频率漂移率漂移为什么需要为什么需要UPSUP
7、S 信息社会中各行各业使用的精密设备随时会信息社会中各行各业使用的精密设备随时会受到电源污染的危害受到电源污染的危害电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲 造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据数据 丢失、设备损坏、死机、停止工作等。丢失、设备损坏、死机、停止工作等。谐波污染、线间噪声、频率漂移谐波污染、线间噪声、频率漂移 造成网络传输造成网络传输误码率大增,数据传输速度低下误码率大增,数据传输速度低下等。等。为什么用为什么用为什么用为什么用UPSUPS?电网问题对设备的危害电网问题对设备的危害
8、电网问题对设备的危害电网问题对设备的危害一、一、一、一、UPS UPS 概述概述概述概述 什么是UPS 为什么使用UPS UPS的功能UPS UPS 基基基基础础培培培培训训 二、二、UPS 原原 理理1 1、不停电功能不停电功能 解决电网停电问题解决电网停电问题2 2、交流稳压功能交流稳压功能 解决网压剧烈波动问题解决网压剧烈波动问题3 3、净化功能净化功能 解决电网与电源污染问题解决电网与电源污染问题4 4、管理功能管理功能 解决交流动力维护问题解决交流动力维护问题UPSUPS的四大功能的四大功能UPSUPS 电源基本功能源基本功能二、二、二、二、UPS UPS 原理原理原理原理 常见四种
9、架构UPS原理 在线式UPS工作模式 UPS主要模块功能介绍 常见大型UPS原理架构市电负载逆变器电池组充电器175264V220410VKVA左右后后后后备备式式式式UPSUPS的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理(一)(一)(一)(一)-市电正常时,它向负载提供的是抽头变压器稍市电正常时,它向负载提供的是抽头变压器稍 加稳压处理的加稳压处理的“低质量低质量”交流电,交流电,逆变器不工逆变器不工 作作,蓄电池由独立的充电器充电。,蓄电池由独立的充电器充电。-当市电超出规定范围时,负载由继电器转为电当市电超出规定范围时,负载由继电器转为电 池逆变供电。池逆变供电。后后备式式UPS的基本原理
10、的基本原理(二)(二)市电负载低通滤波器逆变器/充电器降压绕组升压绕组电池组175264V150175V264276VKVA左右互互互互动动式式式式UPSUPS的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理(一)(一)(一)(一)在线互动在线互动UPSUPS与后备式比,主要区别在于:逆变器与与后备式比,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。段稳压。互互动式式UPS的基本原理的基本原理(二)(二)功率等级10-480KVA左右市电负载主变换器电池组Delta变换器175264V220410V补偿变压器Dalta 变
11、换UPS的基本原理的基本原理(一)(一)Dalta 变换UPS的基本原理的基本原理(二)(二)市电正常时,市电正常时,8585能量有市电直接提供,能量有市电直接提供,1515能能 量有一个逆变器提供,量有一个逆变器提供,当市电异常时,当市电异常时,100100能量有电池提供。能量有电池提供。无法解决市电上的谐波污染,比如:频率无法解决市电上的谐波污染,比如:频率 异常、浪涌、噪声等,将直接输入到重要负载。异常、浪涌、噪声等,将直接输入到重要负载。ACDCACDCACACACAC3 phaseinput3 phaseoutputMain inverterDelta inverterNeutral
12、NeutralBatteryBattery整流逆变充电器电池组输入EMI输出EMI负载市电维修开关旁路输入空开市电输入空开切换开关1234KVA左右在在在在线线式式式式UPSUPS的基本原理的基本原理的基本原理的基本原理(一)(一)(一)(一)不管电网电压是否正常,输出交流电压都要经过不管电网电压是否正常,输出交流电压都要经过逆变器,即逆变器始终处于工作状态。逆变器,即逆变器始终处于工作状态。在在线式式UPS的基本原理的基本原理(二)(二)四种架构四种架构四种架构四种架构四种架构四种架构UPSUPSUPS性能性能性能性能性能性能对对对比比比比比比二、二、二、二、UPS UPS 原理原理原理原理
13、 常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式 UPS主要模块功能介绍 常见大型UPS原理架构 在主路市电正常时,在主路市电正常时,UPSUPS一方面通过整流器、逆变器给负载一方面通过整流器、逆变器给负载在线提供高品质交流电源;另一方面通过整流器为电池充电,将在线提供高品质交流电源;另一方面通过整流器为电池充电,将能量储存在电池中能量储存在电池中 ,如图:,如图:市市电逆逆变工作模式:工作模式:当主路市电掉电或不正常时,系统自动无间断地切换到电池当主路市电掉电或不正常时,系统自动无间断地切换到电池工作模式,由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供工作模式,由电池逆变出用户所需的三相四线交
14、流电源向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式 ,如图:,如图:电池逆池逆变工作模式:工作模式:旁旁路路工工作作方方式式有有两两种种,一一种种能能自自动动恢恢复复到到正正常常工工作作模模式式;另另一种需人工干预才能回到正常工作模式。一种需人工干预才能回到正常工作模式。在在逆逆变变器器过过载载延延时时时时间间到到、逆逆变变器器受受大大负负载载冲冲击击等等情情况况下下,系系统统自自动动无无间间断断切切换换到到静静态态旁旁路路电电源源向向负负载载供供电电。在在UPSUPS恢恢复复正正常常后后,系统自动恢复正常供电方式。系统自动恢复正常供
15、电方式。当用当用户户关机,或主路市关机,或主路市电电掉掉电电(或不正常)且(或不正常)且电电池池储储能耗尽,能耗尽,或或发发生生严严重故障等情况下,逆重故障等情况下,逆变变器关器关闭闭,系,系统统会停留在旁路工作会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式,模式。此后若需恢复到正常工作模式,则则需要用需要用户户重新开机重新开机,如,如图:图:静静态旁路工作模式:旁路工作模式:需要需要对对UPSUPS电电源及源及电电池等池等进进行全面行全面检检修或修或设备设备故障需故障需维维修修时时,可以通可以通过闭过闭合合维护维护开关开关Q3BPQ3BP,将将负载转负载转向向维维修旁路直接供修旁路直接供电
16、电,以,以实现对实现对UPSUPS不停不停电维护电维护。维维修需要断开修需要断开UPSUPS内部的主路、旁路内部的主路、旁路输输入入电电源和源和电电池池输输入开关以及入开关以及输输出开关,出开关,实现实现UPSUPS内部不内部不带电带电而而对负载对负载仍然仍然维维持供持供电电的的维维修工作模式修工作模式,如图:,如图:维修工作模式:修工作模式:二、二、二、二、UPS UPS 原理原理原理原理 常见四种架构UPS原理 在线式UPS工作模式 UPS主要模块功能介绍 常见大型UPS原理架构整流器整流器(一)(一):l功能将市电将市电ACAC电源转换成稳定的电源转换成稳定的DCDC电源(直流稳压电源)
17、电源(直流稳压电源)输送足够能量供给逆变器带负载和给电池充电。输送足够能量供给逆变器带负载和给电池充电。缓启动缓启动/功率爬升。功率爬升。l主要组成整流桥整流桥 中中/小容量小容量UPSUPS采用二极管、采用二极管、IGBTIGBT、双向双向SCRSCR 中中/大容量大容量UPSUPS采用采用SCRSCR 、IGBTIGBTDCDC滤波电容滤波电容PFCPFC功率因数校正电路功率因数校正电路逆逆变器器(一)(一):功能:把整流器或电池送来的把整流器或电池送来的DCDC电源变换成电压稳定(额定值电源变换成电压稳定(额定值1%1%),频率稳定(额定值,频率稳定(额定值1-2%1-2%,本机振荡精度
18、可达额定值,本机振荡精度可达额定值0.05%0.05%),谐波含量少(,谐波含量少(THDTHD5%5%,在峰值因数为在峰值因数为3:13:1),干净的再生正弦),干净的再生正弦 波波ACAC电源供给负载。允许电源供给负载。允许DCVDCV变化范围:变化范围:320320V-490VV-490V。组成:IGBT IGBT三相逆变桥三相逆变桥 ACAC输出滤波电容输出滤波电容 输出变压器输出变压器 控制逻辑电路控制逻辑电路静态开关静态开关(一):(一):功能 在发生以下情况时在发生以下情况时,无中断地(同步)把负载电源转接,无中断地(同步)把负载电源转接 到旁路电源:到旁路电源:UPSUPS输出
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