通信电源技术 2024-01-16 16:49 发表于安徽 什么是UPS? 利用电池化学能作为后备能量,在市电断电等电网故障时,不间断地为用户设备提供(交流)电能的一种能量转换装置。 为什么需要UPS? 市电电网提供的电力供应,看上去正常,可是不可靠:表面正常的电力,实际上危机四伏。 电源中断 数据丢失,通信中断,商机延误...... —— 直接损失以每分钟5000-100000元计 设备停运,仪表失灵,手术中断...... —— 间接经济损失无法估量
电源污染 瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲 造成服务器、路由器、磁盘阵列 等设备硬件损坏
谐波污染、线间噪声、频率漂移 造成网络传输误码率大增,数据传输速度低下
UPS的四大功能 不停电功能——解决电网停电问题 交流稳压功能——能解决网压剧烈波动问题 净化功能——解决电网与电源污染问题 管理功能——解决交流动力维护问题 UPS系统结构 监控平台也是UPS的最重要组成部分之一 UPS种类 按工作原理不同,UPS分为: 离线式(后备式UPS、互动式UPS) 在线式UPS
按供电体系不同,UPS分为: 按输出功率不同,UPS分为: 微型 <6kVA 小型 6-20kVA 中型 20-100KVA 大型 >100kVA
按电池位置不同,UPS分为 电池内置式UPS(标准机型) 电池外置式UPS(长延时机型)
按多机运行方式不同,UPS分为: 串联热备份UPS(用于中小功率机器) 交替串联热备份UPS(中小UPS) 直接并联UPS (用于中大功率)
按变压器特点不同,UPS分为: 按输出波形不同,UPS分为: 方波输出UPS 阶梯波(准正弦波)UPS 正弦波输出UPS
UPS主要技术参数 输入特性: 1、输入电压范围 输入电压范围宽可减小电池放电机会,延长电池寿命。 2、输入功率因数 功率因数低,输入无功功率大,谐波电流污染电网,影响干扰其它设备。 3、主电源频率允许范围。 4、输入电流谐波分量。(PFC、6/12脉冲变压器) 输出特性: 1、静态稳定度。大型为1%,中小型为2%。 2、输出瞬态特性。大型5%,中小型8%。 3、输出过载能力。(如:过载125% 5MIN;150% 10S) 4、输出功率因数。(0.8、0.9、1) 5、输出电压谐波失真度。典型3%以内。 UPS系统基本由以下部分组成: UPS主机 必选功能件(如BCB BOX等) 蓄电池 配套电池柜/架, 电池开关等 功能选件( 如防雷, 监控,谐波治理,上出线等)
需要进行的计算: UPS主机容量计算与选择 UPS后备电池的容量计算与选择
UPS容量计算与选择 首先获得负载的总功耗,并统一单位到KVA 例如:一般个人计算机负载约200VA,小型服务器负载约1500VA,大中型服务器负载约3000VA 电流I(A安培)及 功耗W(瓦特)与VA的转换关系 考虑到UPS运行在60-80%的区间是最佳运行状态,一般建议在计算时将上面的结果除以0.8再一次放大 然后在产品手册中选取最靠近的功率产品 采用恒功率模式计算方式 W/cell = PL/(N×6×η)
空气开关的类型 按照壳体大小和分断能力分类: 1 空气断路器ACB Air Circuit Break(800-6300A) 常用容量:800/1000/1250/1600/2000… 2 塑壳断路器MCCB Moulded Case Circuit Break( 100-2000A ) 常用容量:100/125/160/200/250/320/400/500/630/800… 3 小型断路器MCB Miniature Circuit Break(4-125A) 常用容量:10/16/25/32/40/50/63/80/100/125
空气开关的类型 按照极数(pole)分类: 单极/1P(L) 双极/2P(L/N) 三极/3P(L1/L2/L3) 四极/4P(L1/L2/L3+N) 按照极数(pole)分类: 配电用 电动机用 UPS开关容量的选择 单相UPS的额定电流计算: 单相6KVA,额定输出工作电流6KVA/220V=27.3A 输入电流 三相UPS的额定电流计算 额定输出工作电流 Hipulse U 120KVA为三相的总容量 每相额定容量为1/3,即120/3=40KVA 每相的额定工作电流:40KVA/220V=181.8A 速算方法:120K/(3*220),即为120×(1K/660)=120*1.5。 1.5为实际工作电流速算系数,工作电流=1.5×UPS容量 例子:120KVA UPS,额定输出电流120×1.5=180A 中型UPS考虑输入最低工作电压,大型UPS可以不考虑最低工作电压 考虑充电容量预留25%(中大UPS) 考虑效率90% 则输入容量速算系数:1.5×1.25/(0.9)=2.08,近似2.0(因为25%的充电余量非常大) 2为开关容量速算系数(大UPS),开关容量=2×UPS容量 例子:120KVA输入电流:120×2=240A,选用250A开关 UL33及高频机UPS,输入电压范围非常宽,必须考虑满载最低工作电压(额定电源的75%), 所以60KVA UPS的输入开关:60×2/0.75=160A,选160A 2.5为开关容量速算系数,开关容量=2.5×UPS容量
集中供电方式: 优点:可以实现网络设备资源的等电位控制,减小传输误码率。 缺点:初期投资大,单机故障影响大。 分散供电方式: 优点:方案布置灵活,故障影响小。 缺点:如整个设备不能保持同地线,易引发干扰。 单机供电 UPS解决方案中最简单的一种 每一分散地点交流供电系统容量多为6KVA以下 各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护 市电通常就近采用插座输入
主从机串联“热备份” 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合 由UPS主机、UPS从机、电池系统、配电系统组成 配电设计和工程施工简单
优点: 两台甚至多台UPS基本处于相对独立、互不干扰的运行状态。 对于UPS同步跟踪性能要求较低。 采用不同型号、不同容量UPS构成串联热备份方式。 缺点: 从机长期处于空载运行状态、效率低。 从机电池组长期处于浮充状态,得到定期带载放电维护机会少,会影响电池寿命。 从机必须有良好的带阶跃负载能力。 长期运行,主机逆变器=静态旁路转换功能良好是关键 无扩容功能。 相对于“并联”冗余系统平均无故障时间偏低。 模块并联供电 适合于中小型网络、服务器群、办公、仪表等应用场合 由机架、UPS功率模块、电池模块、配电系统组成 功率模块配置为N+1冗余,减少了MTTR 共用输入、输出、并联的电池系统、控制系统
N+1直接并联冗余
优点: 完善的锁相同步技术保证多台UPS直接并联时可均分负载电流。 良好的扩容性能(N+1) 避免了“串联”热备份方式的缺点。 缺点: 对设备本身同步锁相技术要求高 对设备制造技术要求高——输出阻抗接近。 对逆变器输出电压调节性能要求高——分相调节 UPS必须同型号、同容量。 多台并联时,旁路也需增加“均流电感” 双母线 解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。进一步提高系统可靠性。系统配置复杂,投资大,安装调试要求高。
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