1、UPS技術培訓基礎部分 1 什么是UPS 2 UPS的功能 3 常見UPS種類 4 UPS基本原理 5 UPS供電方案 6 UPS技術指標 7 UPS相關技術8 UPS基礎維護主要內容 什么是UPSUPS Uninterrupted Power System UPS-不間斷電源：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。用戶設備蓄電池市電或燃油發電機UPS主機作用：不間斷供電 、凈化電網電壓波動停電電源浪涌電線噪聲瞬態尖峰頻率漂移諧波失真 為什么用UPS ？為什么用UPS？電網問題電網問題引發原因現象市電斷電停電、空氣開關跳閘零電

2、壓持續2個周波以上電壓浪涌大型設備關閉或雷擊引起電壓高于110%額定值，持續一個或多個周波波形下陷大型設備突然啟動、電網切換電壓低于80-85%額定值，持續一個或多個周波瞬態尖峰閃電、電子開關工作，電焊電壓峰值高達6000V，持續時間一般為0.5-5個周波諧波干擾電動機、電焊機、廣播通信設備、無線通信設備、微波設備頻率漂移小水電，發電機 為什么用UPS ？電源中斷-給用戶造成各種經濟損失!1，數據丟失，通信中斷，商機延誤. 直接損失以每分鐘5000-100000元計2，設備停運，儀表失靈，手術中斷. 間接經濟損失無法估量 為什么用UPS ？電源污染-嚴重影響網絡安全和運行效率! 造成網絡傳輸誤

3、碼率大增，數據傳 輸速度低下瞬態尖峰、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供電緊張已成為廣東經濟難以突破的瓶頸 最新出版的瞭望周刊報導，由于供電形勢緊張，廣東省2002年上半年累計限電7437次、限電量7682萬瓩，限電地區主要集中在經濟發達的珠江三角洲地區。 因電力供應不足，珠三角的部分地區已停止新用戶申請用電，許多企業只能自行發電。目前排隊等候裝電的企業中，深圳龍崗區占了200多家，寶安區則超過300家。為什么需要UPS 為什么用UPS ？用投資額百分之幾的UPS 保護占投資額百分之九十幾的設備 實現客戶價值的不間斷增長UPS的功能及地

4、位演化供電備份凈化電網提供永久安全電力實現用戶心中夢想 !1、 不停電功能 解決電網停電問題2、 交流穩壓功能 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的四大功能為什么需要UPS 哪些行業需要UPS ？2002年UPS行業需求預測：26億RMB 銀行系統證券系統保險系統財政系統稅務系統公安系統郵政系統教育系統鐵路系統電力系統總部容災備份中心（服務器、存儲器等設備動力保護）各銀行總部將建立1個容災備份中心總部數據倉庫與分析系統（服務器、存儲器等設備動力保護）數據及時采集、集中存儲、挖掘有價值數據區域數據中心（服務器、存儲器等設備動力保護

5、）各銀行將建立2-5區域性數據中心省市級集中網絡動力保護（交換機、路由器等網絡設備動力保護）集中帳務、統一核算、各地市信息單元合并客戶服務網點（PC、外設等終端設備動力保護）建設和改造營業網點、客戶服務系統銀行系統哪里需要UPS？銀行系統哪里需要UPS？UPS需求特點： （中小型UPS的更換周期為35年）省、市行數據中心：30200KVA支行：1030KVA 儲蓄所：3-10KVAATM自動取款機：12KVAUPS采購流程：省市行主管處長、部分分行主管行長或主管副處長、科長和相關工程師參與選型；省市行計劃上報主管行長和總行審批建設資金。UPS種類按工作原理不同，UPS分為： 離線式（后備式UP

6、S、互動式UPS） 在線式UPS 按供電體系不同，UPS分為： 單進單出UPS 三進單出UPS 三進三出UPS按輸出功率不同，UPS分為： 微型 100kVA按電池位置不同，UPS分為： 電池內置式UPS（標準機型） 電池外置式UPS（長延時機型）按多機運行方式不同，UPS分為： 串聯熱備份UPS（用于中小功率機器） 交替串聯熱備份UPS（中小UPS) 直接并聯UPS (用于中大功率） UPS種類UPS種類按變壓器特點不同，UPS分為： 高頻UPS（高頻機） 工頻UPS（工頻機）按輸出波形不同，UPS分為： 方波輸出UPS 階梯波（準正弦波）UPS 正弦波輸出UPSUPS系統結構監控平臺也是U

7、PS的最重要組成部分之一UPS的基本原理后備式UPS運行原理有市電時，市電通過開關后直接供給負載，逆變器不工作；另外，市電通過充電器給電池充電。停電后，啟動逆變器，把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給負載。充電器逆變器市電 負載 電池組功率等級0.25-2KVA左右互動式UPS運行原理在線互動UPS與后備式比，主要區別在于：逆變器與充電器合二為一；輸出通過變壓器的抽頭跳變，實現分段穩壓UPS的基本原理市電 雙向變換器 電池組 負載 市電正常/整流停電/逆變264-276V150-175V150-264V功率等級0.7-20KVA左右在線式UPS運行原理不管電網電壓是否正常，負載所用的交流電壓都

8、要經過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態。UPS的基本原理功率等級0.7-1500KVA左右UPS的基本原理功率等級10-480KVA左右市電負載主變換器電池組Delta變換器175264V220410V補償變壓器Delta變換UPS運行原理Delta變換器和補償變壓器實現穩壓功能，主變換器是雙向變換器。不能穩定頻率。四種UPS的比較UPS的基本原理UPS供電系統一個完備的UPS供電系統，是由前端配電（市電，發電機，配電柜），UPS主機、電池、后端配電組成，附加后臺監控或網絡監控軟/硬件等單元。ATSPD/UPS+-UPS供電方案集中供電方式：優點：可以實現網絡設備資源的等電位控制，減小傳輸

9、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，易引發干擾。UPS供電方案-四種供電方式單機工作方式串聯熱備份工作方式直接并機工作方式雙總線工作方式分散供電，單機方案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臺UPS提供動力保護市電通常就近采用插座輸入分散供電，單機方案不需要專門的配電設計和工程施工，安裝特別快捷每臺UPS后備供電時間可從8分鐘至8小時分別靈活選擇 輸入網壓范圍： 4525,特別適合惡劣電網 內置D級防雷裝置 1.2/50s+ 8/20s 6KV/3KA電

10、池市電輸入插頭穩壓輸出插座艾默生UH11系列1/2/3/6/10KVA分組供電，熱備份冗余方案相同業務的交流設備總容量為10-20KVA按照不同業務，分別采用多組UPS分別給負載供電同類業務的負載集中由一組UPS進行供電每一組UPS由一臺主機和一臺從機組成，從機串接在主機旁路中。主機工作時，從機不承擔負載主從機串聯“熱備份”供電系統圖市電負載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC主機從機主機旁路從機輸出SSSS主從串聯備份供電優缺點優點：兩臺甚至多臺UPS基本處于相對獨立、互不干擾的運行狀態。對于UPS同步跟蹤性能要求較低。采用不同型號、不同容量UPS構成串聯熱備份方式。缺點：從機長期處

11、于空載運行狀態、效率低。機電池組長期處于浮充狀態，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=靜態旁路轉換功能良好是關鍵無擴容功能。相對于“并聯”冗余系統平均無故障時間偏低。分組供電，熱備份冗余方案艾默生UH31系列UPS 10/15/20KVA全數字DSP控制充電可擴充，滿足8備電時充電要求可交替熱備份，進一步提高可靠性自動交替運行用戶服務設備用戶服務設備集中供電，并機冗余方案UPS為同一品牌，同一型號機器， 且有數量限制全部交流負載集中供電，由各臺 UPS平均分擔各臺UPS的旁路和輸出分別并接 在一起主路可以采用不同的 輸入交流電注：三

12、臺以上并機需加旁路均流電感直接并聯供電系統圖市電負載AC/DC-DC/ACAC/DC-DC/AC從機輸出并機邏輯控制UPS供電方案一直接并聯并聯條件：同型號、同容量UPS兩臺逆變器輸出必須在同頻率，同相位的嚴格同步跟蹤狀態。兩臺逆變器輸出電壓幅值必須相等。優點：完善的鎖相同步技術保證多臺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必須同型號、同容量。多臺并聯時，旁路也需增加“均流電感”UPS 單機和并機系統都存在輸出單點故障單機及并機存在共

13、同的問題UPS 單機和并機系統都存在輸出單點故障單機及并機存在共同的問題根據美國的大型數據中心的統計資料:在UPS輸出供電系統的故障中,各種故障出現的幾率: 79%來源于UPS輸出與負載之間的供電線路上的故障（保險“燒毀”，斷路器“跳閘”，負載“短路”，由施工/老鼠咬所造成的“開路”故障等） 11%來源于UPS和電池組 其它故障占10%79%的故障來源于UPS至負載的配電線路故障UPS供電方案雙母線雙母線供電：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。系統配置復雜，投資大，安裝調試要求高。BCB電子切換開關母線一母線二重要負載一般負載UPS1UPS2艾默生網絡能源公司不間

14、斷電源雙母線解決方案LBSATS3STS 1負載柜1 負載柜2 雙電源負載旁路1UPS1-1INTUPS輸入配電柜1MSS1UPS1-2UPS輸出配電柜1油機1市電1ATS1單電源負載1INTMSS2旁路2UPS2-1UPS2-2UPS輸入配電柜2UPS輸出配電柜2油機2ATS2市電2STS 2單電源負載2電池 2-1 電池 2-2電池 1-2電池 1-1UPS系統1UPS系統2為什么應用雙總線方案在線維護改善了重要總線的可用性更大的靈活性 / 雙輸入計算機負載7 / 24 / 365 運行目標靈活的供電配電 在線擴容在線升級容錯雙總線供電不間斷供電的目的:消除可能出現在UPS輸出端與最終用戶

15、負載端之間的“單點瓶頸”故障隱患,以提高輸出電源供電系統的“容錯”功能。PPC為雙輸入負載提供精密配電為單輸入負載提供精密配電PPC： 精密配電中心 AC：機房精密空調 TVSS：浪涌抑制器 STS：靜態切換開關 Transformer：隔離變壓器MSS：旁路柜 ATS：自動切換開關PPCUPSUPSMSSUPSUPSMSSLBSPPCPPCPPCPPCSTSPPCSTSPPCSTSPPCPPCPPCACACOthersSpareTransformerPPCTVSSTVSSTVSS市電1市電2發電機ATS2ATS1InterlockInterlockInterlock服務器交換機單輸入負載雙輸

16、入負載雙母線整體解決方案輸入特性：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）UPS主要技術參數輸出特性：1、靜態穩定度。大型為1%，中小型為2%。2、輸出瞬態特性。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。 （0.6、0.7、0.8）5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內。 VA（伏安）與W（瓦特）的區別VA-視在功率W-有功功率UPS容量單位- VA

17、 負載容量單位- W、VA注意：對UPS而言，輸出功率因數并不是越高越好。VA（伏安）與W（瓦特）的換算關系典型計算機負載 ：功率因素0.6-0.7UPS主要技術參數UPS新技術1、數字控制技術模擬控制單片機控制DSP控制數字PID控制 全數字矢量控制2、UPS冗余技術交替串聯熱備份技術單機/并機軟件硬件兼容技術分散式直接并聯技術數字并聯技術 3、UPS防護技術專業防雷技術 集中式風道技術瞬態短路電流限定技術5、綠色電源技術功率因數校正技術12脈沖整流技術 隔離變壓器技術電磁兼容技術UPS新技術4、高頻開關技術晶閘管絕緣柵雙極晶體管（IGBT） 工頻整流技術高頻整流技術簡單高頻逆變數字化高頻逆

18、變技術6、電池自動管理技術均浮充轉換和溫度補償電池放電終止電壓自動調節市電和電池聯合供電技術電池容量檢測和壽命預估技術電池自動巡檢技術 7、網絡監控技術中文視窗技術多數量UPS監控安全監控技術 多協議、跨平臺監控技術 UPS新技術UPS雙變換技術ACDC 整流DCAC 逆變另：ACAC 變壓器、移相變壓器、變頻器等 三相全橋SCR整流器C143652+_ABCSCR觸發脈沖順序：1234561。12脈沖整流器移相變壓器負載電池和逆變器兩個6脈沖整流橋30三相全橋IGBT整流單相半橋逆變電路逆變器控制信號SPWM波SPWM調制波的產生SPWM（正弦波脈沖寬度調制）：調脈沖寬度來控制 輸出電壓穩定

19、。三相全橋逆變器SR+RNTRSSTT_傳統三相SCR整流UPS三相全橋IGBT整流UPS數字控制技術數字信號處理器（DSP）控制技術 單片機控制技術 產生各驅動信號、控制整流器、逆變器、切換邏輯等例：整流逆變DSP控制板電池工作原理化學能電能電池均浮充管理1、均充限流：0.1C2、浮充轉均充：0.05C 均充轉浮充：0.01C電池充放電管理功能T1為恒壓均充階段，T2為浮充階段，T3為電池逆變供電階段，T4為限流均充階段電池結構放電特性電池容量C20C20：按0.05C20大小電流放電20小時所放出的容量100AH電池按5A放電可放20小時電池電壓單體每節電池組 30節電池組 32節浮充電壓2.2513.5405432均充電壓2.3514.1423460欠壓保護1.8010.8324346終止電壓1.6710300320UPS電池與通信用電池比較通信用UPS用設計取向長時間、小電流、深放電短時間、大電流放電、淺放電設計壽命10年以上35年鉛膏配方長壽命配方，循環壽