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UPS原理图.doc

UPS原理图

江湖一狼的救赎
2017-10-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《UPS原理图doc》,可适用于高中教育领域

UPS原理图所谓不断电电源系统就是当停电时能够接替市电持续供应电力的设备它的动力来自电池组由于电子元器件反应速度快,停电的瞬间在~毫秒内或无中段时间下继续供应电力。字串为什么要用UPS,现在全世界各国的大众供应系统都是交流电源一个理想的交流电源应该满足以下几个条件:频率稳定电压稳定(土内)不含谐波失真(<)没有噪声干扰(符合IEEE,FCC,CE等标准规定)低输出阻抗。大家可以想象今天如果未使用不间断电源系统那么当市电发生异常将造成计算机死机甚至造成硬件故障到时维修费将不可预期硬件的故障可花钱消灾但是存在硬盘中的资料呢,那可是有钱也买不到所以为您的设备添购不断电系统就如同买保险一样有备无患UPS系统并不是只有当停电时才有动作的前面所提到的市电异常包含了市电电压过低、过高、突波、噪声等足以影响设备正常运作的电源品质因此UPS的重要性可见一斑。字串电力电源常发生哪些问题,字串UPS解决了哪些电源干扰问题,停电保护一瞬间停电时立即由UPS将电池直流电源转换成交流电继续供电。字串高低电压保护一市电电压过高或过低时UPS内建稳压器(AVR)将做适当的调整,使市电的电压保持在可使用的范围,若电压过低或过高超过可使用范围,UPS将电池直流电源转换成交流电继续供电,以保护用户设备。字串波形失真处理一由于电力经由输配电线路传送至客户端,各种机器设备的使用,往往造成市电电压波形的失真,因为波形失真将产生谐波干扰设备且会使电力系统变压器温度升高,一般要求失真率<,一般UPS设计失真率<。字串频率稳定一市电频率分为HzHz两种,所谓频率就是每一秒变动的周期,Hz就是每秒周次,台湾市电的频率是Hz,大陆是Hz发电机运转时受到客户端用电量的突然变化造成转速的变动将使转换出来的电力频率飘移不定,UPS转换的电力可提供稳定的频率。字串电压稳定一市电电压易受电力输送线路品质的影响,离变电所较近的用户电压较高约~V,离变电所较远的用户电压较低约~V,电压太高或太低会使用户设备缩寿命,严重时会烧毁设备,使用在线式UPS可提供稳定的电压电源,电压变动不到V,可延长设备寿命及保护设备。抑制横模噪声一横模噪声产生在火线与中性线之间。抑制共模噪声一共模噪声产生在火线中性线与地线之间。突波保护一般UPS会加装突波吸收器或尖端放电设计吸收突波,以保护用户设备。瞬时响应保护市电受干扰时有时会造成电压凸出或下陷或瞬间压降使用在线式UPS可提供稳定的电压,使电压变动不到V,可延长设备寿命及保护设备。字串监控电源配合UPS的智能型通讯接口及监控软件可纪录市电电压频率停电时间及次数来达到电源的监控,并可安排UPS定时开关机的时间表来节约能源。字串UPS原理图,UPS主要分为两大类三种形式:一类是后备式另一类是在线式还有一种介于两者之间的在线互动式。这是在线式UPS的原理图主要由整流器、逆变器、静态转换开关和后备电池组成。输出的交流电源是经过逆变器重新产生其电压、波形频率由UPS本身控制具有稳压、稳频、净化和不间断等功能。后备式在线互动式在线式字串UPS工作方式,正常运行方式不断电系统的供电原理是当市电正常时机器会将市电的交流电转换为直流电而后对电池充电以备电力中断时使用这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作像是遇到电压过低或过高、瞬间突波等足以影响设备正常运转的电力品质时不断电系统均会动作提供设备稳定且干净的电力。当市电正常供电时市电经滤波回路后分为两个回路同时动作其一是经由充电回路对电池组充电另一个则是经整流回路作为逆变器的输入再经过逆变器的转换提供电力给负载使用由此可知在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应因此不论市电电力品质如何其输出均是稳定而不受任何影响。电池工作方式一旦市电发生异常时将储存于电池中的直流电转换为交流电此时逆变器的输入改由电池组来供应逆变器持续提供电力供给负载继续使用达到不断电的功能。不断电系统的电力来源是电池而电池的容量是有限的因此不断电系统不会像市电一般无限制的供应所以不论多大容量的不断电系统在其满载的的状态下其所供电的时间必定有限若要延长放电时间须购买长时间型不断电系统。旁路运行方式当在线式UPS超载、旁路命令(手动或自动)、逆变器过热或机器故障UPS一般将逆变输出转为旁路输出即由市电直接供电。由于旁路时UPS输出频率相位需与市电频率相位相同因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式解决了旁路切换时间问题真正做到了不间断切换控制电路复杂一般应用在中大功率UPS上。如果在过载时必须人为减少负载否则旁路短路器会自动切断输出。旁路维护方式当UPS进行检修时通过手动旁路保证负载设备的正常供电当维修操作完成后重新启动UPSUPS转为正常运行。极低的维护率MTTR为分钟极大地提高UPS可用性字串UPS分类及主要技术UPS作为计算机的重要外设在保护计算机数据、保证电网电压和频率的稳定改进电网质量防止瞬时停电和事故停电对用户造成的危害等是非常重要的。UPS已从年代的旋转发电机发展至今天的具有智能化程度的静止式全电子化电路并且还在继续发展。目前UPS一般均指静止式UPS按其工作方式分类可分为后备式、在线互动式及在线式三大类。后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电当市电超出其工作范围或停电时通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:结构简单体积小成本低但输入电压范围窄输出电压稳定精度差有切换时间且输出波形一般为方波。字串字串在线互动式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电当市电偏低或偏高时通过UPS内部稳压线路稳压后输出当市电异常或停电时通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是:有较宽的输入电压范围噪音低体积小等特点但同样存在切换时间。字串在线式UPS在市电正常时由市电进行整流提供直流电压给逆变器工作由逆变器向负载提供交流电在市电异常时逆变器由电池提供能量逆变器始终处于工作状态保证无间断输出。其特点是有极宽的输入电压范围无切换时间且输出电压稳定精度高特别适合对电源要求较高的场合但是成本较高。目前功率大于KVA的UPS几乎都是在线式UPS。字串字串UPS按照输出容量大小划分为小容量KVA以下中小容量KVA~KVA中大容量KVA以上。UPS按输入输出方式可分为三类:单相输入单相输出、三相输入单相输出、三相输入三相输出。单相电是指由一根火线、一根零线和一根地线组成的供电系统三相电是由三根火线、一根零线和一根地线组成的供电系统其中两根火线之间的电压(即线电压)为V而火线与零线之间的电压(即相电压)为V。对于用户来说三相供电其市电配电和负载配电容易每一相都承当一部分负载电流因而中、大功率UPS多采用三相输入单相输出或三相输入三相输出的供电方式。智能型UPS是当今UPS的一大发展趋势随着UPS在网络系统上应用网络管理者强调整个网络系统为保护对象希望整个网络系统在供电系统出现故障时仍然可以继续工作而不中断。因此UPS内部配置微处理器使之智能化是UPS的新趋势UPS内部硬件与软件的结合大幅度提高了UPS的功能可以监控UPS的运行工作状态如:UPS输出电压频率电网电压频率、电池状态以及故障记录等。还可以通过软件对电池进行检测、自动放电充电以及遥控开关机等。网络管理者就可以根据信息资料分析供电质量依据实际情况采取相应的措施。当UPS检测出供电电网中断时UPS自动切换到电池供电在电池供电能力不足时立即通知服务器做关机的准备工作并在电池耗尽前自行关机。智能型UPS通过接口与计算机进行通讯从而使网络管理员能够监控UPS因此其管理软件的功能就显得极其重要。字串UPS主要性能指标硬件性能指标主要有:工作方式:在线、在线交互、后备输入电压范围:即保证UPS不转入电池逆变供电的市电电压范围。在此电压范围内逆变器(负载)电流由市电提供而不是电池提供。输入电压范围越宽UPS电池放电的可能性越小故电池的寿命就相对延长。科士达具有较大的输入电压范围最高可达V。输入频率范围:即UPS能自动跟踪市电、保持同步的频率范围。当切换旁路时UPS能自动跟踪市电、保持同步可避免因输入输出相位差开甚至反相引起逆变器模块电源和交流旁路电源间出现大的环流电源而损害UPS。科士达允许输入频率范围Hz。输入功率因数:指UPS输入端的功率因数。输入功率因数越高UPS所吸收的无功功率越小因而对市电电网的干扰就越小。一般UPS只能达到左右。输出功率因数:指UPS输出端的功率因数。如果有非计算机负载越大则带载能力越强。一般UPS为左右。过载能力:越大表示逆变器能力越好。切换时间:由于计算机开关电源在ms的间隔时间能保证计算机的输出因此一般要求UPS切换时间小于ms对于在线UPS切换时间为。输出电压稳定度:指UPS输出电压的稳定程度。输出电压稳定程度越高UPS输出电压的波动范围越小也就是电压精度越高。大部分UPS的电压稳定度大于科士达为~。输出电压失真度:即UPS输出波形中所含的谐波分量所占的比率。常见的波形失真有:削顶、毛刺、畸变等。失真度越小对负载可能造成的干扰或破坏就越小。科士达GP及MASTER系列输出波型为非常纯正的正波。负载峰值因数:指UPS输出所能达到的峰值电流与平均电流之比。一般峰值因数越高UPS所能承受的负载冲击电流越大。科士达产品的峰值因数为有:。三相不平衡能力:对于三进三出的UPS来说若出现三相的每一相电流不一致就会造成输出电压的不平衡。具有负载不平衡能力的UPS表示该UPS允许一相输出带满载而其他两相空载。科士达目前暂时无该系列产品。字串冷启动功能:在无市电或不接市电的情况下直接用电池组所提供的直流电压启动UPS的功能。科士达产品具有冷启动功能。旁路功能:指UPS超载或逆变器发生故障时通过控制开关转换至市电供电也就是旁路供电。科士达UPS各系列都具有旁路功能。接发电机功能:发电机的输出波形一般失真度较高且频率波动范围很大。因此UPS必须具有良好的跟踪发电机频率的性能保持与发电机同步工作并且保持质量较高的输出波形和稳定的输出电压。科士达具有良好的接发电机性能。电池管理水平:由于电池在UPS整机成本所占比重较大特别长延时UPS中更占以上而且电池故障在UPS故障率中也占以上。所以电池管理水平的高低直接关系到UPS的使用。整机效率:效率低会造成UPS本身功耗大、易老化。效率低还会造成电池供电时间变短。科士达UPS整机效率在以上达到较高的水平。监控软件:软件性能指标主要分保护、监测和管理(控制)三个层次。详见以下章节的介绍各种技术UPS电源对市电的不同解决能力:后备式UPS字串真在线UPS市电问题在线互动UPS字串字串浪涌有限解决字串无法解决完全解决字串字串高压尖脉冲字串无法解决字串有限解决完全解决字串有限解决有限解决字串完全解决字串波形下陷字串有限解决有限解决字串电子干扰完全解决字串字串频率漂移字串无法解决有限解决字串完全解决字串持续的高压或低完全解决完全解决完全解决压字串字串高压瞬态无法解决字串有限解决字串完全解决字串断电完全解决完全解决完全解决字串字串字串字串不间断电源系统(UPS)的容量如何计算目前市面所贩售的不间断电源系统(UPS)多以VA为产品的容量单位。V是电压A是电流V*A就等于功率也就是不间断电源系统的容量。举例来说一部VA的不间断电源系统若其输出电压为V则其产品可供应之最大电流为超过此电流就表示超载(Overload)。另一种表示功率的方法是WW表示实功VA表示虚功。两者之间的差别就是功率因子。功率因子之多寡并无标准一般为到若为则产品设计不佳在选购不断电系统时应考虑此数字。字串电池的维护和保养一:UPS常用电池的种类影响电池寿命的因素不同种类电池的优点和缺点:在UPS应用中的电池共有三种:包括开放型液体铅酸电池免维护电池镍铬电池。现UPS厂家所配的电池一般为免维护电池下面以免维护电池为主介绍三种电池的特点::开放型液体铅酸电池:此类电池按结构可分为年年寿命两种。由于此电池硫酸电解会产生腐蚀性气体此类电池必须安装在通风并远离精密电子设备的房间且电池房应铺设防腐蚀瓷砖。由于蒸发的原因开放电池需定期测量比重加酸加水。此电池可忍受高温高压和深放电。电池房应禁烟并用开放型电池架。此电池充电后不能运输因而必须在现场安装后充电初充电一般需小时。正常每节电压为V初充电电压为v。:免维护电池:又名阀控式密封铅酸蓄电池在使用和维护中需遵循下列原则:A:密封电池可允许的运行范围为度度但度度之内使用可延长电池寿命。在零下度以下电池化学成分将发生变化而不能充电。在度到度范围内使用将获得最高寿命电池在低温运行将获得长寿命但较低容量在高温运行将获得较高容量但短寿命。字串B:电池寿命和温度的关系可参考如下规则温度超过摄氏度后每高度电池寿命将减一半。C:免维护电池的设计浮充电压为V节。V的电池为V。CSB公司建议每节V。在节电池串联的情况下温度高于摄氏度后温度每升高一度浮充电压应下调MV。同样温度每升高一度为避免充电不足电压应上调MV。放电终止电压在满负荷(<分钟)情况下为V每节。在低放电率情况下(小电流长时间放电)要升高至VV每节APCSYMMETRA可根据负载量调节充电电压。D:放电结束后电池若在小时内没有再次充电。硫酸盐将附着在极板上绝缘充电而损坏电池。E:电池在浮充或均充时电池内部产生的气体在负极板电解成水从而保持电池的容量且不必外加水。但电池极板的腐蚀将减低电池容量。F:电池隔板寿命在环境温度为度时仅为个月。长时间存放的电池每个月必须充电一次。电池必须存放在干燥凉爽的环境。在度的环境下免维护电池的自放电率为每个月并随温度变化。字串G:免维护电池都配有安全阀当电池内部气压升高到一定程度时安全阀可自动排除过剩气体在内部气压恢复时安全阀会自动恢复。H:电池的周期寿命(充放电次数寿命)取决于放电率放电深度和恢复性充电的方式其中最重要的因素是放电深度。在放电率和时间一定时放电深度越浅电池周期寿命越长。免维护电池在度深放电情况下周期寿命约为次。I:电池在到达寿命时表现为容量衰减内部短路外壳变形极板腐蚀开路电压降低。J:IEEE定义电池寿命结束为容量不足标称容量AH的。标称容量和实际后备时间非线性关系容量减低相应后备时间会减低很多。一些UPS厂家定义电池的寿命终止为容量降至标称容量的。K:绝对禁止不同容量和不同厂家的电池混用否则会降低电池寿命。L:若两组电池并联使用应保证电池连线汇流排阻抗相同。M:免维护电池意味着可以不用加液但定期检查外壳有无裂缝电解液有无渗漏等仍为必要的。:镍铬电池:此类电池不同于铅酸电池电解时产生氢和氧而不产生腐蚀性气体因而可安装在电子设备的旁边。且水的消耗很少一般不需维护。正常寿命为年。远比前面提到的电池昂贵。初始安装的费用约为铅酸电池的三倍。并不会因环境温度高而影响电池寿命也不会因环境温度低而影响电池容量。一般每节电压为VUPS因应用此类电池需设计较高的充电器电压。字串二:优点和缺点:开放型铅酸电池:优点:投资较少寿命较免维护电池长对温度要求较低。缺点:维护较复杂需专门的电池间有腐蚀性气体排出必须现场初充电小时需专人维护。:免维护电池:优点:不需加液等维护可在满充状态下运输不需专人维护。缺点:不及时恢复性充电会损害电池对温度较敏感寿命较短比铅酸电池贵。:镍铬电池:优点:维护要求较低寿命较长对温度不敏感无有害气体排放。缺点:三种电池中最贵。三:UPS常用电池现计算机中心一般多数选用免维护电池维护较方便但也需进行下列工作::每三到四个月要放电一次以防极板氧化。:环境温度要保持在度。:连接不能过紧和过松需经常检查。:使用三年后需及时检查更换。字串如何选配UPS,)确定所需UPS的容量:计算所有的负载总和S=SS……Sn单位:VAUPS的容量S(考虑UPS的抗冲击能力及扩容需要))确定所需UPS的类型:根据负载对输出稳定度、切换时间、输出波形确定是选择在线式、在线互动式、后备式以及正弦波、方波等类型。在线式UPS的输出稳定度、瞬间响应能力比另外两种强对非线性负载及感性负载的适应能力也较强。对一些较精密的设备、较重要的设备要求采用在线式UPS。在一些市电波动范围比较大的地区避免使用互动式和后备式。如果要使用发电机配短延时UPS推荐用在线式UPS因为普通发电机的电压及频率的稳定性较差用互动式及后备式可能导致工作不正常。某些品牌的UPS(在线式)不能带发电机会转旁路供电购买时要了解清楚。)确定所需电池后备时间:根据掉电后设备所需的工作时间而定。长延时型的电池其成本可能超过UPS主机本身。由于电池的高价值出现较多的仿冒品要选择信誉度高的供货商这对UPS系统的可靠性很关键。)附加功能:为了提高系统的可靠性建议采用UPS热备份系统可以考虑串联热备份或并联热备份。小容量的UPS(~KVA)还可以选用冗余开关。可以选用远程监控面板实现在远端监视和控制UPS的工作。可以选用监控软件实现计算机和UPS之间的智能化管理。可以选用网络适配器实现UPS的网络化管理(基于SNMP)。在某些多雨多雷地区可以配用防雷器。字串)售后服务:由于UPS较重而且大容量机型接线较复杂需要上门维护所以要选择售后服务质量较好的供货商。可以从信誉度、技术实力、服务机构、维修备件等多方面进行考察。字串使用UPS有哪些注意事项,)UPS的使用环境应注意通风良好利于散热。并保持环境的清洁。)UPS输出插座应明确标识勿使加入无关负载或短路。)切勿带感性负载如点钞机、日光灯、空调以免造成损坏。)若用户在市电停电期间使用发电机供电应保证发电机功率大于两倍UPS额定功率。必须在发电机启动稳定后才能接入UPS。)开启UPS负载时一般遵循先大后小的原则。)UPS输出负载控制在左右为最佳可靠性最好。字串电池的安时数是什么概念安时数代表电池容量的大小。电池的额定容量指以恒定电流放电小时至终止电压(V单格)该电流的倍即为电池的容量。一般用Ah数代表电池的额定容量用Cn表示。n指几小时放电率这里为。有些电池是以小时放电率计算的用C表示。例:AhV的电池指该电池以A(C)的电流恒定放电直至终止电压V可连续放电小时。电池放电时间与放电电流不是线性关系如Ah电池以A的电流放电则支持不了个小时只有数十分钟。如以A的电流放电则会超出小时(不推荐如此方式放电)字串UPS的蓄电池需要定期加水吗,UPS一般采用铅酸密闭免维护蓄电池。这种电池采用独特的技术使蓄电池电解液的水分的损耗极大减小不需要定期加水。这种电池还具有体积小、比能量高、无污染等优点。字串电池的寿命有多长,普通UPS配用的免维护蓄电池其寿命一般为~年。也有些用户会配用长寿命的型号如~年最长的可达年以上。这和电池的结构、材料有较大关系当然其价格也相差许多。电池的寿命受放电次数、放电深度、使用环境温度、浮充充电的电压等因素的影响。寿命终止时有这些故障类型:容量过低(电解液减少活物质密度降低)、内部短路(极板格子体腐蚀蠕变)、外壳破损、端子腐蚀、开路电压过低等电池使用的注意事项有哪些,)建议电池在~(最好)温度条件下使用高温会缩短寿命低温容量降低)不同品牌、不同容量、不同新旧的电池严禁混合使用)电池使用中会产生氢气所以要远离火源保持通风防止爆炸)请保持环境清洁过多的灰尘可导致蓄电池短路)电池放电后应及时再充电未充饱的电池再放电会导致电池容量降低甚至损坏所以必须配置适宜的充电器)UPS带载过轻(如KVAUPS带VA负载)有可能造成电池的深度放电应尽量避免)适当的放电有助于电池的激活如长期不停市电应人工将电池放电每年~次可利用现有负载放电时间为~后备时间)长期停用的电池(UPS)应充电后贮存而且每半年需要对电池进行充放电一次一般对电池进行浮充~小时左右并在电池逆变状态下工作~分钟如何延长不间断电源系统(UPS)的供电时间,延长不间断电源系统的供电时间有两种方法:加挂电池箱:优点是可依所需供电时间加挂数组电池箱但须注意是此种方法会造成电池充电时间相对增加另外也会增加维护设备、产品体积与成本故需好好评估。选购容量较大的不间断电源系统:此方法不仅可减少维修成本若遇到负载设备扩充较大容量的不断电系统仍可立即运作。,(选购容量较大的不间断电源系统:此方法不仅可减少维修成本若遇到负载设备扩充较大容量的不断电系统仍可立即运作。字串

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