ups,就是不間斷電源。通常是弱電機(jī)房工程子系統(tǒng)之一,是將蓄電池與主機(jī)設(shè)備相連接,主要用于給設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。
當(dāng)市電輸入正常時(shí),ups 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用,此時(shí)的ups就是一臺交流式電穩(wěn)壓器,同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí), ups 立即將電池的直流電能,通過逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220v交流電,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。
ups的基本原理及主要技術(shù)參數(shù)
什么是ups?
利用電池化學(xué)能作為后備能量,在市電斷電等電網(wǎng)故障時(shí),不間斷地為用戶設(shè)備提供(交流)電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。
為什么需要ups?
市電電網(wǎng)提供的電力供應(yīng),看上去正常,可是不可靠:表面正常的電力,實(shí)際上危機(jī)四伏。
電源中斷
數(shù)據(jù)丟失,通信中斷,商機(jī)延誤......
—— 直接損失以每分鐘5000-100000元計(jì)
設(shè)備停運(yùn),儀表失靈,手術(shù)中斷......
—— 間接經(jīng)濟(jì)損失無法估量
電源污染
瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖
造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列 等設(shè)備硬件損壞
諧波污染、線間噪聲、頻率漂移
造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增,數(shù)據(jù)傳輸速度低下
ups的四大功能
不停電功能——解決電網(wǎng)停電問題
交流穩(wěn)壓功能——能解決網(wǎng)壓劇烈波動(dòng)問題
凈化功能——解決電網(wǎng)與電源污染問題
管理功能——解決交流動(dòng)力維護(hù)問題
ups系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
監(jiān)控平臺也是ups的最重要組成部分之一
ups主要技術(shù)參數(shù)
輸入特性:
1、輸入電壓范圍 輸入電壓范圍寬可減小電池放電機(jī)會(huì),延長電池壽命。
2、輸入功率因數(shù) 功率因數(shù)低,輸入無功功率大,諧波電流污染電網(wǎng),影響干擾其它設(shè)備。
3、主電源頻率允許范圍。
4、輸入電流諧波分量。(pfc、6/12脈沖變壓器)
輸出特性:
1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%,中小型為2%。
2、輸出瞬態(tài)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(shù)。(0.8、0.9、1)
5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。
ups相關(guān)配置及計(jì)算
ups系統(tǒng)基本由以下部分組成:
ups主機(jī)
必選功能件(如bcb box等)
蓄電池
配套電池柜/架, 電池開關(guān)等
功能選件( 如防雷, 監(jiān)控,諧波治理,上出線等)
需要進(jìn)行的計(jì)算:
ups主機(jī)容量計(jì)算與選擇
ups后備電池的容量計(jì)算與選擇
ups容量計(jì)算與選擇
首先獲得負(fù)載的總功耗,并統(tǒng)一單位到kva
例如:一般個(gè)人計(jì)算機(jī)負(fù)載約200va,小型服務(wù)器負(fù)載約1500va,大中型服務(wù)器負(fù)載約3000va
電流i(a安培)及 功耗w(瓦特)與va的轉(zhuǎn)換關(guān)系
va= i*220
va= w/0.8(計(jì)算時(shí)通??紤]20kva以下為0.7,20kva以上為0.8)
考慮到ups運(yùn)行在60-80%的區(qū)間是最佳運(yùn)行狀態(tài),一般建議在計(jì)算時(shí)將上面的結(jié)果除以0.8再一次放大
然后在產(chǎn)品手冊中選取最靠近的功率產(chǎn)品
采用恒功率模式計(jì)算方式
w/cell = pl/(n×6×η)
ups供電方案介紹
集中供電方式:
優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的等電位控制,減小傳輸誤碼率。
缺點(diǎn):初期投資大,單機(jī)故障影響大。
分散供電方式:
優(yōu)點(diǎn):方案布置靈活,故障影響小。
缺點(diǎn):如整個(gè)設(shè)備不能保持同地線,易引發(fā)干擾。
單機(jī)供電:
ups解決方案中最簡單的一種
每一分散地點(diǎn)交流供電系統(tǒng)容量多為6kva以下
各點(diǎn)交流負(fù)載獨(dú)立地由一臺ups提供動(dòng)力保護(hù)
市電通常就近采用插座輸入
主從機(jī)串聯(lián)“熱備份”:
適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場合
由ups主機(jī)、ups從機(jī)、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成
配電設(shè)計(jì)和工程施工簡單
優(yōu)點(diǎn):
兩臺甚至多臺ups基本處于相對獨(dú)立、互不干擾的運(yùn)行狀態(tài)。
對于ups同步跟蹤性能要求較低。
采用不同型號、不同容量ups構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。
缺點(diǎn):
從機(jī)長期處于空載運(yùn)行狀態(tài)、效率低。
從機(jī)電池組長期處于浮充狀態(tài),得到定期帶載放電維護(hù)機(jī)會(huì)少,會(huì)影響電池壽命。
從機(jī)必須有良好的帶階躍負(fù)載能力。
長期運(yùn)行,主機(jī)逆變器=靜態(tài)旁路轉(zhuǎn)換功能良好是關(guān)鍵
無擴(kuò)容功能。
相對于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時(shí)間偏低。
模塊并聯(lián)供電:
全部交流負(fù)載集中供電,由1臺模塊化并聯(lián)ups供電
模塊化ups包括:機(jī)架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等
適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場合
由機(jī)架、ups功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成
功率模塊配置為n+1冗余,減少了mttr
共用輸入、輸出、并聯(lián)的電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)
n+1直接并聯(lián)冗余:
適合于中大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應(yīng)用場合
由直接并機(jī)的n+1臺ups、電池模塊、配電系統(tǒng)組成
系統(tǒng)n+1冗余,可靠性高于單機(jī)ups
易于擴(kuò)容,維護(hù)便捷
是應(yīng)用最為廣泛的方案
優(yōu)點(diǎn):
完善的鎖相同步技術(shù)保證多臺ups直接并聯(lián)時(shí)可均分負(fù)載電流。
良好的擴(kuò)容性能(n+1)
避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點(diǎn)。
缺點(diǎn):
對設(shè)備本身同步鎖相技術(shù)要求高
對設(shè)備制造技術(shù)要求高——輸出阻抗接近。
對逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高——分相調(diào)節(jié)
ups必須同型號、同容量。
多臺并聯(lián)時(shí),旁路也需增加“均流電感”
雙母線:
解決單母線運(yùn)行方式存在的單點(diǎn)“瓶頸”問題。進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。系統(tǒng)配置復(fù)雜,投資大,安裝調(diào)試要求高。