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什麼是UPS?UPS不間斷電源基礎培訓

 專業知識     |      2019-02-27 15:51

  【标題】什麼是UPS?UPS不間斷電源基礎培訓

  UPS,就是不間斷電源。通常是弱電機房工程子系統之一,是将蓄電池與主機設備相連接,主要用于給設備提供穩定、不間斷的電力供應。

  當市電輸入正常時,UPS 将市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一台交流式電穩壓器,同時它還向機内電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即将電池的直流電能,通過逆變器切換轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

  UPS 設備通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。下面我們一起來看下UPS的基礎知識。

  UPS的基本原理及主要技術參數

  什麼是UPS?

  利用電池化學能作為後備能量,在市電斷電等電網故障時,不間斷地為用戶設備提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。

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  為什麼需要UPS?

  市電電網提供的電力供應,看上去正常,可是不可靠:表面正常的電力,實際上危機四伏。

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  電源中斷

  數據丢失,通信中斷,商機延誤......

  —— 直接損失以每分鐘5000-100000元計

  設備停運,儀表失靈,手術中斷......

  —— 間接經濟損失無法估量

  電源污染

  瞬态尖峰、電源浪湧、高壓脈沖

  造成服務器、路由器、磁盤陣列 等設備硬件損壞

  諧波污染、線間噪聲、頻率漂移

  造成網絡傳輸誤碼率大增,數據傳輸速度低下

  UPS的四大功能

  不停電功能——解決電網停電問題

  交流穩壓功能——能解決網壓劇烈波動問題

  淨化功能——解決電網與電源污染問題

  管理功能——解決交流動力維護問題

  UPS系統結構

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  監控平台也是UPS的最重要組成部分之一

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  UPS主要技術參數

  輸入特性:

  1、輸入電壓範圍 輸入電壓範圍寬可減小電池放電機會,延長電池壽命。

  2、輸入功率因數 功率因數低,輸入無功功率大,諧波電流污染電網,影響幹擾其它設備。

  3、主電源頻率允許範圍。

  4、輸入電流諧波分量。(PFC、6/12脈沖變壓器)

  輸出特性:

  1、靜态穩定度。大型為1%,中小型為2%。

  2、輸出瞬态特性。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。 (0.8、0.9、1)

  5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以内。

  UPS相關配置及計算

  UPS系統基本由以下部分組成:

  UPS主機

  必選功能件(如BCB BOX等)

  蓄電池

  配套電池櫃/架, 電池開關等

  功能選件( 如防雷, 監控,諧波治理,上出線等)

  需要進行的計算:

  UPS主機容量計算與選擇

  UPS後備電池的容量計算與選擇

  UPS容量計算與選擇

  首先獲得負載的總功耗,并統一單位到KVA

  例如:一般個人計算機負載約200VA,小型服務器負載約1500VA,大中型服務器負載約3000VA

  電流I(A安培)及 功耗W(瓦特)與VA的轉換關系

  VA= I*220

  VA= W/0.8(計算時通常考慮20KVA以下為0.7,20KVA以上為0.8)

  考慮到UPS運行在60-80%的區間是最佳運行狀态,一般建議在計算時将上面的結果除以0.8再一次放大

  然後在産品手冊中選取最靠近的功率産品

  采用恒功率模式計算方式

  W/cell = PL/(N×6×η)

  UPS供電方案介紹

  集中供電方式:

  優點:可以實現網絡設備資源的等電位控制,減小傳輸誤碼率。

  缺點:初期投資大,單機故障影響大。

  分散供電方式:

  優點:方案布置靈活,故障影響小。

  缺點:如整個設備不能保持同地線,易引發幹擾。

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  單機供電

  UPS解決方案中最簡單的一種

  每一分散地點交流供電系統容量多為6KVA以下

  各點交流負載獨立地由一台UPS提供動力保護

  市電通常就近采用插座輸入

  主從機串聯“熱備份”

  适合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

  由UPS主機、UPS從機、電池系統、配電系統組成

  配電設計和工程施工簡單

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  優點:

  兩台甚至多台UPS基本處于相對獨立、互不幹擾的運行狀态。

  對于UPS同步跟蹤性能要求較低。

  采用不同型号、不同容量UPS構成串聯熱備份方式。

  缺點:

  從機長期處于空載運行狀态、效率低。

  從機電池組長期處于浮充狀态,得到定期帶載放電維護機會少,會影響電池壽命。

  從機必須有良好的帶階躍負載能力。

  長期運行,主機逆變器=靜态旁路轉換功能良好是關鍵

  無擴容功能。

  相對于“并聯”冗餘系統平均無故障時間偏低。

  模塊并聯供電

  全部交流負載集中供電,由1台模塊化并聯UPS供電

  模塊化UPS包括:機架、可并聯功率模塊、可并聯電池模塊、充電模塊等

  适合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合

  由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統組成

  功率模塊配置為N+1冗餘,減少了MTTR

  共用輸入、輸出、并聯的電池系統、控制系統

  N+1直接并聯冗餘

  适合于中大型網絡、數據中心、大樓集中供電、工業廠礦等應用場合

  由直接并機的N+1台UPS、電池模塊、配電系統組成

  系統N+1冗餘,可靠性高于單機UPS

  易于擴容,維護便捷

  是應用最為廣泛的方案

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  優點:

  完善的鎖相同步技術保證多台UPS直接并聯時可均分負載電流。

  良好的擴容性能(N+1)

  避免了“串聯”熱備份方式的缺點。

  缺點:

  對設備本身同步鎖相技術要求高

  對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。

  對逆變器輸出電壓調節性能要求高——分相調節

  UPS必須同型号、同容量。

  多台并聯時,旁路也需增加“均流電感”

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  雙母線

  解決單母線運行方式存在的單點“瓶頸”問題。進一步提高系統可靠性。系統配置複雜,投資大,安裝調試要求高。


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