UPS,即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。
其主要用于給單臺計算機、計算機網絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS 將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用,此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時, UPS 立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)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 設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。下面我們一起來看一下UPS的基礎知識吧:
什么是UPS?
利用電池化學能作為后備能量,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。
為什么需要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。
電源中斷:
數據丟失,通信中斷,商機延誤......
—— 直接損失以每分鐘5000-100000元計,設備運,儀表失靈,手術中斷......
—— 間接經濟損失無法估量
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:
1、不停電功能——解決電網停電問題
2、交流穩(wěn)壓功能——能解決網壓劇烈波動問題
3、凈化功能——解決電網與電源污染問題
4、管理功能——解決交流動力維護問題
UPS系統(tǒng)結構;
監(jiān)控平臺也是UPS的最重要組成部分之一
UPS主要技術參數
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,影響干擾其它設備。
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。(0.8、0.9、1)
5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內。
UPS系統(tǒng)基本由以下部分組成:
UPS主機:
必選功能件(如BCB BOX等)
蓄電池:
配套電池柜/架, 電池開關等
功能選件( 如防雷, 監(jiān)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后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(tǒng)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??紤]20KVA以下為0.7,20KVA以上為0.8)
考慮到UPS運行在60-80%的區(qū)間是最佳運行狀態(tài),一般建議在計算時將上面的結果除以0.8再一次放大
然后在產品手冊中選取最靠近的功率產品
采用恒功率模式計算方式:
W/cell = PL/(N×6×η。
集中供電方式:
優(yōu)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
分散供電方式:
優(yōu)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(fā)干擾
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(tǒng)容量多為6KVA以下,各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力,保護市電通常就近采用插座輸入。
主從機串聯(lián)“熱備份”適合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合,由UPS主機、UPS從機、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成配電設計和工程施工簡單。
優(yōu)點:
兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態(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構成串聯(lián)熱備份方式。
缺點:
1、從機長期處于空載運行狀態(tài)、效率低。
2、從機電池組長期處于浮充狀態(tài),得到定期帶載放電維護機會少,會影響電池壽命。
3、從機必須有良好的帶階躍負載能力。
4、長期運行,主機逆變器=靜態(tài)旁路轉換功能良好是關鍵。
5、無擴容功能。
6、相對于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無故障時間偏低。
4、模塊并聯(lián)供電。
6、全部交流負載集中供電。
7、全部交流負載集中供電,由1臺模塊化并聯(lián)UPS供電8、模塊化UPS包括:機架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等。
9、適合于中小型網絡、服務器群、辦公、儀表等應用場合。
10、由機架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成
11、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)
12、N+1直接并聯(lián)冗余。
13、適合于中大型網絡、數據中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應用場合。
14、由直接并機的N+1臺UPS、電池模塊、配電系統(tǒng)組成。
15、系統(tǒng)N+1冗余,可靠性高于單機UPS。
16、易于擴容,維護便捷。
17、是應用最為廣泛的方案。
優(yōu)點:
1、完善的鎖相同步技術保證多臺UPS直接并聯(lián)時可均分負載電流。
2、良好的擴容性能(N+1)
3、避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點。
缺點:
1、對設備本身同步鎖相技術要求高
2、對設備制造技術要求高——輸出阻抗接近。
3、對逆變器輸出電壓調節(jié)性能要求高——分相調節(jié)
4、UPS必須同型號、同容量。
5、多臺并聯(lián)時,旁路也需增加“均流電感”