UPS基础知识文档格式.docx

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在正弦电压波形上叠加的一些尖脉冲（毛刺）；

2）

电压变化（VoltageVariation）：

正弦电压的幅值过高或过低；

3）频率变化（FrequencyVariation）：

正弦波的频率不是标准50Hz，

过高或过低；

4）瞬间间断（Micro-break）：

正弦波的短暂不连续，一般指小于300毫秒

的间断；

5）

停电（Outage）：

正弦波的长时间不连续,一般指大于300毫秒的间断；

6）谐波（Harmonics）：

在50Hz电网的标准频率上叠加了50Hz整数倍或

非整数倍的成分，使正弦波形严重失真。

为了消除这些电网中的干扰，一方面是制定有关的法规来限制用电器对电网造成的扰动，例如国际电工技术委员会制定的标准IEC1000-3-2,欧洲标准EN60555-2,瑞士标准ASE3600，美国标准IEEE519以及国家标准等都对用电器给公共电网带来的干扰进行了限制；

另一方面就是人们用了多年的时间来寻找解决办法，最后才创造出UPS这样的新型设备,使电网和用电器进行隔离,既避免负载对电网产生干扰,又避免电网中的干扰进入和影响负载。

下表列出了近年发展的各种防电网干扰的电力装置的功能。

由此可见只有UPS的抗电网干扰的功能最全面，性能最好，因而得到各个领域的广泛应用。

各种电气装置抗电网干扰的功能比较

隔离变压器

稳压器

电源净化器

调谐滤波器

动态机组

铁磁共振UPS

电力UPS

噪声

*

电压变化

频率变化

瞬间间断

断电

谐波

后备时间

无

有

UPS的主要作用

1）两路电源之间的无间断相互切换；

2）隔离作用：

将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网干扰

阻挡在负载之前，即使负载对电网不产生干扰，又使电网中的干扰不影响负载；

3）电压变换作用：

输入电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，

包括稳压作用；

4）频率变换作用：

输入频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，

包括稳频作用；

5）提供一定的后备时间：

UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续

供电一段时间来保护负载；

后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。

1）和5）是保证对负载供电的连续性；

2）、3）和4）是保证对负载供电的质量。

UPS基本电路和组成：

1．整流器/充电器

2．逆变器

3．电池

4．静态开关

5．手动维修旁路开关

6．主电源输入开关

7．静态旁路开关

8．逆变器输出开关

9．电池电路开关

10．旁路输入隔离变

压器

11．输出隔离变压器

12．输入谐波滤波器

13．计算机通讯接口

14．调制解调器接口

15．输入配电柜和保护

开关

16．输出配电柜和保护

开关

基本工作方式

1．被动的后备方式

（离线式）：

--正常情况下由市电通过滤波器直接供

电，逆变器运行在Passivestandby，

充电器给电池组充电；

--市电超限时由电池通过逆变器供电，

切换时间小于10毫秒；

--市电恢复正常后，负载切换回市电供

电，切换时间小于10毫秒。

应用：

小于2KVA的UPS。

优点：

电路简单，价格便宜。

缺点：

频率不能调节，切换有间断。

\

2．线路互动式：

--正常情况下市电通过静态开关向负

载供电，并通过逆变器向电池组

充电；

--市电超限时电池通过逆变器向负载

供电，由于使用静态开关切换没

有间断；

--市电恢复正常时，负载切换回由市

电供电；

--当UPS故障时，负载由旁路供电。

小于10KVA，非关键性

的负载。

结构简单，价格低廉。

不能稳频，动态特性差。

3．双转换式（在线式）：

--正常情况下由市电通过整流器-逆

变器向负载供电，整流器同时向

电池充电；

--市电超限时，电池通过逆变器向

负载供电；

--市电恢复后仍由整流器-逆变器向

负载供电。

所有类型的负载。

稳压稳频，切换无间断。

价格较贵。

基本工作原理

1．正常运行：

整流器将主电源输入的交流电整流为直流电，一方面为电池充电，一方面通过逆变器将直流电逆变为交流向负载输出，负载得到的交流电是经过稳压稳频的；

2．电池运行：

当市电停电或超限时，整流器自动停止，由电池向逆变器和负载供电，直到电池放电结束或市电恢复正常。

当市电正常后，整流器以恒流-恒压方式充电24小时，然后转为浮充电。

3．过载/逆变器停机：

当逆变器停止时，负载转为由旁路电源输入经静态旁路开关供电。

当逆变器过载时，经一定的过载时间后，负载转为由静态旁路开关供电，当过载消失后，负载可自动切换到逆变器供电；

如果过载不消失，经一定的过载时间后，静态开关停止供电。

4．维修状态：

手动维修旁路为UPS检修时提供向负载的供电。

断开整流器-逆变器-静态开关的输入-输出开关及电池开关QF1，即可对UPS和电池进行维护和检修。

提高可靠性

1．公共旁路并联：

由2到6台同等容量的并联

型UPS组成，采用大容量的公共静态旁路开关柜，以便实现：

--并联冗余；

或

--并联增容。

公共旁路过载能力大；

可靠性高。

占地面积大；

价格昂贵。

2．热备份式并联：

可由两台不同容量的UPS组成，主机带重要负载，备机带次要负载；

主机到备机的切换无间断。

可靠性最高；

连接简单。

不能增容；

过载能力不能增

大。

3．直接并联式：

由2到4台单机型UPS组成，

每台UPS具有各自的静态旁路，可实现：

--并联冗余；

--并联增容。

并联简单；

不增大占地；

价

格适当；

负载均分。

所有UPS的旁路必须是同一

路电源；

可靠性略低。

UPS的发展与演变

■UPS由早期电动机/发电机组成的动态机组发展到以半导体变流技

术为基础的静态UPS。

■UPS的控制技术由早期的分立元件发展到数字集成电路、微处理器

控制电路、到现在的16位微处理器控制电路。

■UPS的功率器件由早期的可控硅（SCR）逆变器发展到电力晶体管（GTR）逆变器、到现在为绝缘门极晶体管（IGBT）。

■UPS的整流器基本采用SCR桥式整流，个别UPS厂家已试验采用IGBT，或采用SCR+IGBT混合的含功率因数校正功能的整流器，容量小于30KVA，例如梅兰日兰的GALAXY3000型UPS。

梅兰日兰静态不间断电源的发展历史

时间

型号

输入/输出

容量

功率

器件

控制

人机对话

备注

62年

OMP/MAR/OGP

1/1

20KVA

SCR

分立元件

72年

MG20,30，60

1/1，3/1

60kVA以下

80年

Alpes50

3/1

20kVA以下

82年

Alpes100

模拟/数字

Alpes400

3/3

Alpes4000

30-600kVA

数字集成电路

数字显示

可6台并机

84年

Alpes1000

30-60kVA

86年

EPS2000

10-80KVA

GTR

8位微处理器

数字/文字显示

Maxipac

10kVA以下

89年

EPS5000

60-800KVA

90年

15,20kVA

91年

100,120kVA

（智能型）

92年

Galaxy

40-300kVA

16位微处理器

93年

Comet

1/1,3/1，3/3

5-30kVA

IGBT

代码显示

PulsarEX

5Kva以下

95年

40-800Kva

可直接并联

96年

GalaxyPW

20-120Kva

数字/中文显示

直接并4台

98年

Galaxy1000PW

30-80KVA

99年

PulsarLSX

1-5KVA

2000年

Extreme

1-12KVA

Galaxy3000

10-30KVA

IGBT

SIIM

160-200KVA

由此可见，梅兰日兰每两到三年，即推出一个新产品；

每五到六年，即更新一代同容量的产品。

所以梅兰日兰的UPS始终保持着技术领先性能优异的特点，成为用户信赖的著名品牌。

选用UPS时应重点考虑的技术指标

1．基本技术指标：

■输入特性指标

*输入电压及范围：

380V+10%到15%

*输入频率及范围：

50Hz+5%到10%

输入范围越宽，对市电的要求越低，电池放电的机会越少，UPS受市电的影响越小。

*启动电流：

小于In（额定电流）

UPS应具有斜坡启动的功能，以便减小启动电流对电网的冲击，或造成输入开关跳闸。

斜坡启动功能见下图：

*满载输入功率因数：

0.8（SCR整流器）或0.95（SCR+IGBT整流器）

0.99（PFC+IGBT整流器）

120KVAUPS输入功率因数随负载量的变化情况

*输入电流谐波总失真度THDI：

>

30%（SCR整流器）

20%到30%（SCR+IGBT整流器）

<

10%（PFC+IGBT整流器）

THDI越大，对电网注入的谐波含量越大，特别是使用发电机时更应注意。

120KVAUPS：

谐波百分率随负载量的变化

负载量

30%

50%

76%

85%

100%

谐波次数

H19

2.9%

3.1%

2.5%

1.5%

1.8%

H17

3.9%

0.4%

1.3%

2.8%

H13

7.2%

6.4%

5.3%

5.6%

H11

0.6%

0.2%

<

H7

15.6%

9.4%

3.5%

3.3%

H5

51.6%

41.7%

35.2%

31.2%

30.4%

H4

4.6%

3.6%

H3

0.3%

0.7%

H2

5.2%

2.2%

1%

0.9%

总谐波

56.2%

43.4%

36.2%

31.8%

31.3%

■输出特性指标：

*稳态输出电压：

380V+0.5%到+3%.

输出电压越精确,对计算机的供电越稳定，但IEC标准仅要求小于5%,

计算机即可接受。

*同步跟踪速率：

0.5Hz,1Hz,1.5Hz,2Hz/秒

同步速率越大，对输出电压的波动也越大，但也有利于热备份联结；

同

步速率越小，对输出电压的波动也越小，有利于直接并联。

●动态响应：

+5%，恢复时间10毫秒。

*输出功率因数：

0.8滞后0.6到0.8（小容量UPS）

●输出电压总谐波失真度THDU：

2%到3%

2．经济技术指标

*损耗：

反应一次性投资的效益，例如损耗小则意味着导线的截面减小，

开关的容量减小，环境空调的容量减小。

●效率：

反应长期运行的经济效益，特别是轻载或并联运行时很有意义。

3．

其它技术指标

*过载特性：

*噪声：

55dBA到65dBA；

*重量，体积，占地面积等。

*三相负载不平衡度：

30%不平衡度时小于+1%，100%不平衡度时小于+5%。

*满足国际标准，例如：

IEC60146：

UPS性能

IEC60950：

UPS安全

IEC61000-2-2：

低频传导干扰

IEC61000-3-2，-4：

〈16A和〉16A的谐波干扰

IEC61000-3-5：

电压波动干扰

IEC61000-4-2：

抗静电放电

IEC61000-4-3：

抗射频磁场

IEC61000-4-4：

抗瞬态电冲击

IEC61000-4-5：

抗浪涌能力

ISO9001，ISO14001：

设计，生产，销售，服务，及环保。

*平均无故障时间MTBF：

大于20万小时

*平均修理时间MTTR：

小于2到6小时。

*电池管理功能。

*UPS与计算机智能通讯功能。