UPS电源60Kw设计方案Word格式文档下载.docx
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前馈控制可使UPS对负载变动进行快速响应。
◆三相分调，平衡稳压
在三相输入电压或负载严重不平衡时，也能完全确保三相输出电压的平衡。
◆冷启动功能
在无市电的状态下，可直接用电池启动UPS，满足用户的应急需求，可在满载的情况下进行冷启动操作。
◆延时软启动功能
完备的延时软启动功能，能大大减小系统启动过程中对设备和电网的冲击。
◆市电恢复自启动功能
UPS可以在后备电池实施欠压保护以后，交流输入恢复正常时，UPS电源自启动，恢复到正常工作模式。
该功能与网络监控一起实现无人值守场合的UPS自启动功能。
◆密码权限保护
可设置使用者管理权限密码，以防非法操作修改相应的设置。
◆完善的防瞬态浪涌保护
内置D级防雷装置，可承受8/20us,6KV/20KA的浪涌冲击,可有效抑制市电输入端由于感应雷击或电网内大型的感性设备（如空调、电梯、电焊机、空气压缩机、水泵、开关电源等）启动或停止所产生的浪涌电压，将市电输入端钳制在额定范围之内，保证UPS和后端的重要设备不会因为过高的浪涌电压而损坏。
◆超低温升设计
功率部件采用超低温升设计，大大提高了系统的环境适应能力和可靠性。
◆温控式风冷模式
功率器件采用温控式强制风冷模式，可有效延长散热风机的使用寿命，同时降低UPS运行时所产生的噪音，提高设备的可靠性。
◆完善的保护与告警功能
具有交流输入过、欠压保护；
输出过、欠压保护；
输出过载、短路保护；
逆变器过温保护、电池欠压预警、电池低压保护功能、电池过充电保护等多功能保护于一体，极大地保证了系统运行的稳定性和可靠性。
具有多种告警方式，可通过声、光、LCD和网络传输方式对当前发生的告警进行及时、准确和详细的提示，在提高系统可靠性的同时，帮助维护人员准确快速地定位及排除故障。
◆友好的人机界面
大屏幕高清晰中文液晶显示界面，简易的操作界面，可方便快捷的了解系统当前运行状态和各项性能参数。
◆智能监控功能
通过RS232接口，配合UPS智能监控软件可与电脑进行通讯，UPS的各种参数一目了然地显示在通讯界面上。
通过外置网络管理（SNMP）适配器，UPS具有直接上网功能，提供即时的UPS资料和电源讯息，通过各种网络管理系统进行通讯、管理，使UPS即刻成为网络中的一员。
◆完善的电池管理技术
在市电正常时，无需电池即可启动UPS，既满足用户的应急需求，也可在最大限度内修复损坏的电池；
根据负载的容量自动调整电池放电的终止电压，有效地延长了电池的使用寿命；
采用先进的均浮充自动转换的充电技术，节省充电时间，从而延长电池的使用寿命。
◆可设置的充电电流
根据系统配置电池规格，通过操作界面可以设置相应的最大充电电流，避免由于固定的充电电流所引起的电池过充或欠充现象，最大限度的利用电池。
◆历史事件记录功能
针对重要历史事件，如旁路，电池放电次数等记录在内置EEPROM存储器中，以供使用或维护时查询。
2.2产品展示
3C3-60KVA
2.3外观结构
3C3-60KVA外观结构图
3.工作原理
3.1．UPS框架结构
UPS系统主要包括由整流模块（REC）和逆变模块（INV）组成的AC-DC-AC变换主回路、由可控硅组成的旁路静态开关和逆变静态开关、输出隔离变压器、蓄电池组以及输入输出配电开关等。
系统组成如图3-1所示，其中，整流开关控制主路交流电源输入，整流器将交流电源变换成稳定的直流电源，逆变器进行DC/AC变换，将整流器和蓄电池组提供的直流电源变换成交流电源，经过隔离变压器输出。
蓄电池组在交流停电时通过逆变向负载供电。
输入电源也可以通过旁路静态开关从旁路回路向负载供电。
如需对负载供电不间断而对UPS内部进行维修时，使用维修旁路开关。
3.2．正常供电模式
在整流输入正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载提供高品质交流电源；
另一方面通过整流器为电池充电，将能量储存在电池中。
原理框图见图3-2。
图中粗线表示电流路径，以下表示方法相同，不再另行说明。
图3-2
3.3．电池供电模式
当整流输入异常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池组通过逆变器输出交流电向负载供电。
市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式。
原理框图见图3-3。
图3-3
3.4．旁路供电模式
旁路供电工作方式有两种：
一种可以自动恢复到正常工作模式；
另一种需人工干预才能恢复到正常工作模式。
在逆变器过载、逆变器承受大负荷冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。
过载消除后，系统自动恢复正常供电方式。
当用户关机，或主路市电异常且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会切换并停留在旁路供电工作模式。
在电池耗尽的情况下，如果主路市电恢复正常，系统可自动恢复到正常工作模式，其它情况需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机。
原理框图见图3-4。
图3-4
3.5．维修旁路供电模式
对UPS系统及电池进行全面检修或设备故障维修时，可以通过闭合维修旁路开关，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对负载不停电维护。
维修时需要断开UPS内部的整流输入开关、旁路输入开关和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式。
原理框图见图3-5。
图3-5
4.功能单元
4.1整流器
整流器是将输入的交流电源整流成直流电源的变换器，本系列UPS采用双向可控硅（SCR）构成整流器，如图4-1所示，其输出的直流电压可受SCR导通角调整控制，可得到较小的失真率和较高的效率。
整流器同时作为电池组充电器，具有过电压保护，过电流保护，保证整流器在任何情况下正常工作。
整流器的SCR触发控制信号直接由DSP（CPU）产生，相对于由复杂硬件电路构成整流触发控制板而言，只需极少的元件数目，即可完成整流控制、过压、过流保护和相序检测等功能。
具有极高的可靠性，即使交流输入电压或整流器负载产生阶跃变化，也不会损坏整流器。
图4-1
4.2逆变器
本系列UPS逆变器采用三菱原装进口IGBT模块，其抗冲击能力强，保护速度快，可靠性更高，极大限度的保证了UPS核心功能部位的可靠度。
1.IGBT功率模块
IGBT功率模块全称绝缘栅型双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor），具有良好的高速开关特性；
导通电压低，工作效率高（低损耗和低发热量）；
2.逆变器
逆变器采用IGBT功率模块构成的全桥式结构，采用正弦脉宽调制技术（SPWM）将直流电源变换成交流电源输出。
如图4-2所示，图中仅表述一相逆变桥，其余两相相同。
IGBT功率模块上安装有浪涌吸收电路，用来抑制IGBT模块开通和关断时产生的浪涌电压，保证逆变器的可靠工作。
逆变器具有短路、过载和过温保护，如逆变器输出电压超出设定范围，会将交流输出自动切换到旁路。
三相输出的UPS采用三个独立控制的逆变桥，输出电压可自动独立调整，三相输出接100％不平衡负载，不影响UPS正常工作，同时仍可保证输出性能指标在标称范围之内。
图4-2
4.3静态开关
静态开关采用SCR元件反向并联连接而成，如图4-3所示，当给SCR施加触发信号时，静态开关导通；
撤消触发信号，静态开关截止。
当逆变器输出异常时，静态开关自动切换到旁路供电工作模式，等待逆变器输出正常之后，再切换回逆变器端。
无论是将输出由静态开关旁路输入端切换到逆变器端，还是反向操作时，间断时间为数小于1.5ms，所以切换时，不存在断电的危险。
本系列UPS的静态开关和整流器单元采用德国西门康原装进口可控硅模块，其抗冲击能力强，可靠性高，最大限度的保证了UPS核心功能部位的可靠度。
图4-3
4.4主控制单元
所有相关模拟量信号经过高速微处理器控制中心运算处理后，控制相应的功能模块实现其功能。
微处理器直接输出数字信号，直接控制整流器、逆变器、静态切换开关的工作状态，同时实现交流输入过、欠压保护；
逆变器过温保护、电池欠压预警、电池低压保护功能、电池过充电保护等功能。
图4-4
5.UPS电源参数
标称容量KVA
3C3-60KK60
交流输入
额定电压
380V
输入方式
三相四线+G
电压范围
±
20%
频率范围
50Hz±
5%
功率因数
0.8（满负荷）
旁路输入
电池
标称电压
384VDC
电池节数
32节12Vdc电池或32节2Vdc电池
充电电压
405Vdc
关机电压
315Vdc
充电电流
10A
输出
输出电压
稳压精度
2%
动态电压瞬变
10%（0~100%负载变化）
动态电压恢复时间
<
100ms
波形
正弦波
电压畸变
线性负载,THD<
3%;
非线性负载THD<
0.8（滞后）
频率同步范围
2.5Hz
频率精度
0.1%
逆变器过载能力
105%<
负载<
125%时，可长期带载；
125%<
150%时，1分钟后转旁路输出；
负载>
150%时，200ms后转旁路输出
旁路过载能力
135%额定电流以下可长期过载
输出电流峰值比
3：
1
切换时间
系统
满载效率
91%
92%
93%
95%
96%
显示
LCD+LED
通讯接口
RS232接口、SNMP卡（选配件）
噪音
58dB
运行温度
0~40℃
运行相对湿度
90%（不凝露）
绝缘电阻
>
2M（500VDC）
绝缘强度
（输入、输出对地）2820Vdc，1min无飞弧。
空载环流
＜1A（并机系统）
电流不平衡度
1%（并机系统）
机械尺寸（W×
D×
H）mm
700*853*1600
机柜重量
475
505
547
50
电池特点：
·
采用电池槽盖、极柱双重密封设计，确保不漏酸。
吸附式的玻璃的氧复合效率有效地控制了电池内部水分的损失，因此在整个电池的使用过程中无需补水或补酸维护。
安全可靠，特殊的密封结构，阻燃单向排气系统，在使用过程中不会产生泄漏，更不会发生火灾。
使用计算机精设计的低钙铅合金板栅，最大限度降低了气体的产生，并可方便循环使用，大大延长了电池的使用寿命。
粗壮的极板、槽盖的热封黏结，多元格的电池设计使电池的安装和维护更经济。
体重比能量高，内阻小，输出功率高。
充放电性能高，自放电控制在每个月2%以下（20℃）。
恢复性能好，在深放电或者充电器出现故障时，短路放置30天后，仍可充电恢复其容量。
温度适应性好，可在-40~50℃下安全使用。
无需均衡充电，由于单体电池的内阻、容量、浮充电压一致性好，确保电池在使用期间无需均衡充电。
电解液被吸附于特殊的隔板中，不流动，防涌出，可坚立、旁侧、或端侧放置。
满荷电出厂，无游离电解液，可以以无危险材料进行水、陆运输
使用范围：
UPS不间断电源、警报系统、应急照明系统、邮电通信、电力系统、电厂电站的开关控制及事故处理、
银行不间断系统、电话和电讯设备、电动玩具、消防,安全防卫系统、医疗设备、太阳能系统、船舶设备、控制设备、电子仪器及其它备用电源。
电池特点：
2）放电容量
◆放电容量与放电电流的关系，图1为FM、JFM系列电池在不同的放电率条件下放出的容量，从图中可看出，放电倍率越大，电池所能放出的容量越小。
◆温度作用
电池容量亦受温度的影响，过低温度（低于15℃，5℉.）则会降低有效容量，过高温度（高于122℉.50℃）则会导致热失控并损害电池.
充电
（1）浮充（限制电压，控制电流）使用：
浮充电压2.25V～2.30V/单体,最大电流不得大于0.25C10，电池浮充电流调到小于2mA/AH.（25℃）。
请参见表
（2）。
（表2）充电方法与充电时间
6.1环境要求
6.1.1气候条件
工作温度：
-10～40℃；
储存温度：
-40～70℃（不带电池）；
-20～55℃（带电池）
相对湿度：
5%～95%，无冷凝冷却方式：
风冷
海拔高度：
1500m，满足GB3859.2-93的降额要求
垂直度：
没有振动颠簸且垂直倾斜度不超过5度
6.1.2安装环境
1）UPS系统必须安装在干净、清洁的位置，避免将垃圾或废品堆积在UPS周围。
任何金属碎末或粉尘都可能引起UPS内部电路短路,而导致UPS损坏。
污垢、尘土、纸屑和塑料碎片堆积在进风口处，可阻止风道中空气流动，影响风扇散热效果，UPS内部温度升高，严重时会导致UPS过温保护关机。
2）UPS系统应安装在具有足够通风量、凉爽、湿度不高和具有无尘条件的清洁空气的运行环境中。
推荐工作温度为20～25℃，湿度控制在50%左右。
如UPS安装运行环境恶劣，直接影响到其安全运行，请更换安装位置或改善通风散热条件，使其符合要求。
3）UPS系统安装的房间内不应存放易燃、易爆或具有腐蚀性的气体或液体的物品。
4）避免将UPS系统放置在遭受阳光直射、雨淋或潮湿的地方，请远离火源及高温。
5）根据UPS及其后备电池组的重量，认真考虑楼层或地板的承重能力，必要时应咨询相关的工程技术人员。
6.2现场搬运
6.2.1叉车运输
从UPS的前后方向都可以用叉车叉起，由于UPS单体较重，需注意运输距离不宜太远。
6.2.2吊装运输
准备4根3米长，承重大于1500KG的吊缆，在底座上绑牢之后再吊装运输，运输过程中注意保持UPS重心平衡，以免跌落损坏UPS。
6.3安装位置布局
UPS电源成套系统除UPS电源主机机外，还包括蓄电池柜、输入输出配电柜、或特殊配置如旁路隔离变压器柜等，需要合理安排其安装位置。
一般情况下输入输出配电柜、隔离变压器柜等柜体参照不同的标准制造，机械结构尺寸可能不同，与UPS电源主机系统放置位置允许有一定的距离或放置在不同的场所。
以下主要介绍UPS主机与蓄电池柜间布局要求。
一般情况而言，UPS主机与电池柜之间的相对位置并没有严格的要求，安置UPS主机和电池柜应主要考虑主机散热和操作维护空间，如有需要还可预留主机和电池组后期扩容空间。
由于本系列三相不间断电源的维护需要拆卸左右侧板，并且考虑到散热与通风，UPS布局示意图如图6-1所示。
多个电池柜布局时，如采用前后开门机柜式的电池柜可以并列放置；
如采用组合式电池柜，由于安装和维护电池需要拆卸左右侧板，每个电池柜之间的距离应大于500mm。
图6-1
6.4电缆规格选择
6.4.1电缆载流量
依据电工设计规范的推荐，对供电回路线路压降和线缆允许温升不作要求时可以按照下表6-1的建议选择线缆载流量。
表6-1
6.4.2功率电缆电流的确定
UPS电源输入输出功率电缆主要有交流电源输入电缆（3相4线）、UPS电源输出电缆（3相4线）、电池输入电缆（正负两极）、保护地线等。
第一种为计算法：
功率因数取0.8、效率取0.90、输入电压取最低值176V、输出相电压取220V、蓄电池组电压取最低值N×
10.5V=315
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