实用型UPS不间断电源基础知识培训资料.docx
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实用型UPS不间断电源基础知识培训资料
实用型UPS不间断电源基础知识培训资料12.14
前言：
UPS，就是不间断电源。
通常是弱电机房工程子系统之一，是将蓄电池与主机设备相连接，主要用于给设备提供稳定、不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
下面我们一起来看下UPS的基础知识。
一、UPS的基本原理及主要技术参数
1.1、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。
1.2、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
1.3、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。
二、UPS相关配置及计算
UPS系统基本由以下部分组成：
∙
UPS主机
∙
∙
必选功能件（如BCBBOX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
∙
三、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
∙
VA=I*220
∙
∙
VA=W/0.8（计算时通常考虑20KVA以下为0.7，20KVA以上为0.8）
∙
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）
∙
四、UPS供电方案介绍
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
∙
全部交流负载集中供电，由1台模块化并联UPS供电
∙
∙
模块化UPS包括：
机架、可并联功率模块、可并联电池模块、充电模块等
∙
∙
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
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∙
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
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适合于中大型网络、数据中心、大楼集中供电、工业厂矿等应用场合
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∙
由直接并机的N+1台UPS、电池模块、配电系统组成
∙
∙
系统N+1冗余，可靠性高于单机UPS
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∙
易于扩容，维护便捷
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∙
是应用最为广泛的方案
∙
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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