1、UPS 配電池計算說明1 概述為 UPS 配電池， 有多種計算方法。 有的方法不依賴電池的放電參數即可進行計算， 屬于估算法， 配置出來的電池偏大， 成本自然就高。我們追求的是精確的為 UPS配置電池，既能滿足UPS的配置 要求，又使得成本最低，有利于銷售。2 最簡單情況下的計算2.1 要為 UPS 配置電池，我們首先必須知道用于計算的 UPS 的參數：A. UPS 的視在功率大小，即通常說的該 UPS 是多少 KVA 的？B. 用戶準備后備多少時間？C. UPS 的逆變效率為多少？即 UPS 的逆變器的效率是多少？D. UPS 的逆變器的額定直流輸入電壓為多少？或者說接入 UPS 逆變器的電

2、池串由多少只 12V 電池串聯起來？也可以簡單的問 UPS 的直流端額定電壓是多少？通常，在招投標中 UPS 的視在功率和后備時間都會提供，但 UPS 的直流輸入額定電壓和逆變 效率因各 UPS 廠家的參數不同， 在招標文件中不會提供。 我們必須和 UPS 小系統的集成商聯系， 索 要這兩個參數。事實上，對于參數 A ，我們真正關心的是 UPS 的有功功率，即 UPS 帶負載的功率。通常視在 功率乘以 0.8 的系數即可得到有功功率，有功功率的單位用 KW 表示。但部分小于 3K 的 UPS 系數 可能為 0.7，也有 UPS 的這個系數取決于負載的種類，從0.7 到 1。因此在詢問集成商的時

3、候，不妨問問 UPS 的有功功率是多少，避免特殊情況下出現錯誤。2.2 其次，請準備好電池的恒功率放電數據表，以備查用。2.3 計算以為 1 臺 30KV A 、后備 30 分鐘的 UPS 配置電池為例，說明計算的過程。經聯系集成商，我們 得知集成商采用艾默生 UPS，型號為UL33 0300L,該UPS的逆變效率0.94，電池串為30節12V 電池串聯，電池放電終止電壓為1.75V/單格。計算如下：a. 計算 UPS 的有功功率：30X 1000X 0.8= 24000 (W)式中 0.8 為轉換系數b. 求 UPS 滿載輸出的情況下，需要電池輸出的能量：24000 - 0.94= 2666

4、7( W) 式中 0.94 為逆變效率C. 將需要電池輸出的總能量分攤到每單格電池上：26667 - 30- 6 = 148.15 (W/單格)式中6為12V電池內含的單格數，對鉛酸蓄電池，單格額定電壓總為2V ,因此，以電池額定電壓除以 2V就得到電池內含的單格數。又如， 6V電池內含3 個單格。d. 查電池恒功率放電數據表，找和計算結果最接近的，30分鐘放電到1.75V/單格的恒功率放電數據：以德克高倍率系列電池的數據為例，我們查到 24HR3000S 電池 30 分鐘放電到 1.75VPC 的 恒功率放電數據為152W/單格，僅略大于計算所得的 148.15W/單格，因此，24HR300

5、0S電池是一個 合適的選擇。計算至此，我們可以確定，對例中的 UPS 配置 30 節 24HR3000S 電池，是一種能夠滿足要 求的配置方案。e. 進一步，我們可以計算所選擇的電池的功率富余量：(152 148.15)- 148.15 = 2.59%由于電池的型號有限， 能夠提供的功率數據不是連續的， 所以我們計算功率富余量以便在不 同的電池配置中比較，再結合電池的價格最終確定推薦給集成商的電池配置。3稍復雜的計算3.1同樣，我們先得知了 UPS的4個基本參數，也準備好了電池數據。3.2計算以為1臺200KVA的UPS配置電池為例，已知后備時間1小時，逆變效率0.94，直流端額定電壓 DC

6、384V。首先，從直流端額定電壓為384V，我們求串聯的電池只數如下：384- 12= 32(只)12V是12V電池的額定電壓其次，按照前面的簡單計算，求需要每單格電池提供的功率，如下：200 X 1000 X 0.8 - 0.94 - 32 - 6 = 886.52(W/單格)查德克電池恒功率放電參數表，我們可以找到如下表的幾種配置方案：UPS(KVA)有功功率(KW)電池輸出 總功率(W)需每單格電池 輸出功 率(W/cell)電池型號功率富 余量(%)電池 節數(每 組)電 池 串 數所選 型號 每單 格實 際輸 出功 率設計 要求 后備 時間200160170212.77886.524

7、DHR65000.62%3242231h200160170212.77886.528G4D2.87%3242281h200160170212.77886.528G8D-4.91%3232811h200160170212.77886.528A4D-3.22%324214.51h200160170212.77886.528A8D-4.71%323281.61h我們看到，3串8G8D、3串8A8D電池的配置比要求的功率少5%,但串數是3串，比4串少了 1串。我們在配置電池的時候，有1個原則，就是盡量采用串數少的配置，這樣能盡可能的避免電池發生偏流現象。這是從純技術的角度出發的。且，電池行業有一個默認

8、的行規，并聯電池串 數大于等于5串的情況，電池廠家一般不承擔電池的質保。從經濟角度出發，基本滿足要求的情況下，3串電池的總價往往小于 4串電池的總價。如上例中，3串8G8D電池的總價就小于 4串8G4D電池的總價，3串8A8D電池的總價也小于 4串8A4D 電池的總價。所以，我們可以聯系我們的集成商，詢問他們可否接受比要求值差5%的配置方案。有的情況下，集成商是可以接受這樣的方案的，因為我們計算都是按滿載計算的，但是實際應用中， UPS的負荷往往為7080%,差5%并沒有不良影響，而配置總價會小一些。4復雜情況下的計算4.1同樣，我們先得知了 UPS的4個基本參數，也準備好了電池數據。4.2但

9、負載分數種，且每種負載的重要等級不同，因此后備時間也不一樣。目前有這種電源整合的 趨勢。例如：某地鐵某站，通信負荷用電量為20KW，要求后備2h;信號負荷用電量為 25KW，要求后備30min ;綜合監控負荷用電量為15KW，要求后備60min ; BAS負荷用電量為5KW，要求后備30min ; AFC負荷用電量為14KW，要求后備30min。這些負荷用1臺120KVA的UPS配合配電 柜進行供電。求蓄電池如何配置。(UPS的參數為：蓄電池 DC 480V ;逆變效率0.94。)4.3計算4.3.1首先，我們要明確一點，在上述情況下，我們是以滿足各種負載的用電量和后備時間為準來配置電池，而不

10、是以UPS滿載輸出為準來配置電池。UPS的有功功率大于各種負載的總和即可。其次，在這種情況下，有兩種計算思路，一種，是分段的思路，即把負載分為030min的負載量、3060min 的負載量、60120min的負載量，分段計算需要的電池容量，最后加總，再選擇合適的電池進行配 置；另一種思路，是把負載按后備時間分類，即把負載分為后備30min的負載、后備60min的負載、后備2h的負載，分類計算需要的電池容量，最后加總，再選擇合適的電池進行配置。兩種計算思路 的計算結果基本相同。后一種計算方法更符合用戶對負載分類的習慣，我們采用后一種計算方法。由于電池放電電流越大能夠放出的容量越少，未放出的容量在

11、減小放電電流的情況下仍能夠放出一部分，因此，為短時率放電配置的電池容量，在長時率放電的時候，仍能參與到放電中，為長 時率放電提供少量能量。所以，這種分類計算是保守的計算方法，所配置的電池肯定能夠滿足實際 使用的需要。4.3.2計算電池每Ah容量能夠提供的功率依據電池的恒功率放電數據和電池的額定容量，我們先計算出各種時率下，電池每Ah容量能夠提供的功率，如下表：電池型號電池容量G。 (Ah 20hr25 C to1.75VPC)每Ah恒功率放電數據(W/CELL- Ah2C to1.75VPC)30mi n60mi n120mi n31HR4000932.4193548391.397849462

12、0.79569892531HR50001332.1804511281.300751880.7368421054DHR65001981.9343434341.1262626260.6515151528A8D2451.9061224491.1469387760.651428571原始功率數據如下表:電池型號電池容量Qo (Ah 20hr25 C to1.75VPC)恒功率放電數據(W/CELL25 to1.75VPC)30mi n60mi n120mi n31HR40009322513074 :31HR5000133290173984DHR6500198383223129 :8A8D2454672

13、81159.64.3.3統計各種后備時間的負載總量4.2例中的各種后備時間的負載總量統計如下表后備時間(min)負載總量(KW)30mi n4460mi n15120mi n20合計79注意：負載合計 79KW，小于120KVA的UPS的有功功率96KW，配置可用。4.3.4分類計算各種負載需要的電池容量按各種后備時間分別計算需要的電池容量，計算的方法類似最簡單情況下的計算。但注意，這 個計算從負載功率開始，因此沒有從UPS的視在功率計算有功功率乘以0.8系數的步驟；計算出需要的每單格功率后，我們除以每單格每Ah電池能夠提供的功率數，得到需要的電池容量。a. 假設采用31HR4000電池30m

14、in : 44 X 1000 - 0.94 - 40- 6 - 2.4194= 80.61 (Ah )60min : 15X 1000 - 0.94- 40- 6- 1.3978= 47.57 (Ah )120min : 20 X 1000- 0.94 - 40 - 6-0.7957 = 111.41( Ah)b. 假設采用8A8D電池30min : 44 X 1000 - 0.94 - 40- 6 - 1.9061 = 102.32 (Ah)60min : 15X 1000 - 0.94- 40- 6- 1.1469= 57.97 (Ah )120min : 20 X 1000- 0.94 - 40 - 6-0.6514 = 136.10( Ah)余類推，得下表:后備時間（min）負載總 量（KW）需要的電池容量（Ah）配31HR4000電池配31HR5000電池配4DHR6500電池配8A8D電池30mi n4480.6189.45100.83102.3260mi n1547.5751.1259.0457.97120mi n20111.41120.31136.07136.10合計79239.59260.88295.93296.38電池額定 容量93133198245需要的并 聯電池數2.5761.9611.4951.210必配并聯 電池串數3222