UPS配电池计算

1、UPS 配电池计算说明1 概述为 UPS 配电池， 有多种计算方法。 有的方法不依赖电池的放电参数即可进行计算， 属于估算法， 配置出来的电池偏大， 成本自然就高。我们追求的是精确的为 UPS配置电池，既能满足UPS的配置 要求，又使得成本最低，有利于销售。2 最简单情况下的计算2.1 要为 UPS 配置电池，我们首先必须知道用于计算的 UPS 的参数：A. UPS 的视在功率大小，即通常说的该 UPS 是多少 KVA 的？B. 用户准备后备多少时间？C. UPS 的逆变效率为多少？即 UPS 的逆变器的效率是多少？D. UPS 的逆变器的额定直流输入电压为多少？或者说接入 UPS 逆变器的电

2、池串由多少只 12V 电池串联起来？也可以简单的问 UPS 的直流端额定电压是多少？通常，在招投标中 UPS 的视在功率和后备时间都会提供，但 UPS 的直流输入额定电压和逆变 效率因各 UPS 厂家的参数不同， 在招标文件中不会提供。 我们必须和 UPS 小系统的集成商联系， 索 要这两个参数。事实上，对于参数 A ，我们真正关心的是 UPS 的有功功率，即 UPS 带负载的功率。通常视在 功率乘以 0.8 的系数即可得到有功功率，有功功率的单位用 KW 表示。但部分小于 3K 的 UPS 系数 可能为 0.7，也有 UPS 的这个系数取决于负载的种类，从0.7 到 1。因此在询问集成商的时

3、候，不妨问问 UPS 的有功功率是多少，避免特殊情况下出现错误。2.2 其次，请准备好电池的恒功率放电数据表，以备查用。2.3 计算以为 1 台 30KV A 、后备 30 分钟的 UPS 配置电池为例，说明计算的过程。经联系集成商，我们 得知集成商采用艾默生 UPS，型号为UL33 0300L,该UPS的逆变效率0.94，电池串为30节12V 电池串联，电池放电终止电压为1.75V/单格。计算如下：a. 计算 UPS 的有功功率：30X 1000X 0.8= 24000 (W)式中 0.8 为转换系数b. 求 UPS 满载输出的情况下，需要电池输出的能量：24000 - 0.94= 2666

4、7( W) 式中 0.94 为逆变效率C. 将需要电池输出的总能量分摊到每单格电池上：26667 - 30- 6 = 148.15 (W/单格)式中6为12V电池内含的单格数，对铅酸蓄电池，单格额定电压总为2V ,因此，以电池额定电压除以 2V就得到电池内含的单格数。又如， 6V电池内含3 个单格。d. 查电池恒功率放电数据表，找和计算结果最接近的，30分钟放电到1.75V/单格的恒功率放电数据：以德克高倍率系列电池的数据为例，我们查到 24HR3000S 电池 30 分钟放电到 1.75VPC 的 恒功率放电数据为152W/单格，仅略大于计算所得的 148.15W/单格，因此，24HR300

5、0S电池是一个 合适的选择。计算至此，我们可以确定，对例中的 UPS 配置 30 节 24HR3000S 电池，是一种能够满足要 求的配置方案。e. 进一步，我们可以计算所选择的电池的功率富余量：(152 148.15)- 148.15 = 2.59%由于电池的型号有限， 能够提供的功率数据不是连续的， 所以我们计算功率富余量以便在不 同的电池配置中比较，再结合电池的价格最终确定推荐给集成商的电池配置。3稍复杂的计算3.1同样，我们先得知了 UPS的4个基本参数，也准备好了电池数据。3.2计算以为1台200KVA的UPS配置电池为例，已知后备时间1小时，逆变效率0.94，直流端额定电压 DC

6、384V。首先，从直流端额定电压为384V，我们求串联的电池只数如下：384- 12= 32(只)12V是12V电池的额定电压其次，按照前面的简单计算，求需要每单格电池提供的功率，如下：200 X 1000 X 0.8 - 0.94 - 32 - 6 = 886.52(W/单格)查德克电池恒功率放电参数表，我们可以找到如下表的几种配置方案：UPS(KVA)有功功率(KW)电池输出 总功率(W)需每单格电池 输出功 率(W/cell)电池型号功率富 余量(%)电池 节数(每 组)电 池 串 数所选 型号 每单 格实 际输 出功 率设计 要求 后备 时间200160170212.77886.524

7、DHR65000.62%3242231h200160170212.77886.528G4D2.87%3242281h200160170212.77886.528G8D-4.91%3232811h200160170212.77886.528A4D-3.22%324214.51h200160170212.77886.528A8D-4.71%323281.61h我们看到，3串8G8D、3串8A8D电池的配置比要求的功率少5%,但串数是3串，比4串少了 1串。我们在配置电池的时候，有1个原则，就是尽量采用串数少的配置，这样能尽可能的避免电池发生偏流现象。这是从纯技术的角度出发的。且，电池行业有一个默认

8、的行规，并联电池串 数大于等于5串的情况，电池厂家一般不承担电池的质保。从经济角度出发，基本满足要求的情况下，3串电池的总价往往小于 4串电池的总价。如上例中，3串8G8D电池的总价就小于 4串8G4D电池的总价，3串8A8D电池的总价也小于 4串8A4D 电池的总价。所以，我们可以联系我们的集成商，询问他们可否接受比要求值差5%的配置方案。有的情况下，集成商是可以接受这样的方案的，因为我们计算都是按满载计算的，但是实际应用中， UPS的负荷往往为7080%,差5%并没有不良影响，而配置总价会小一些。4复杂情况下的计算4.1同样，我们先得知了 UPS的4个基本参数，也准备好了电池数据。4.2但

9、负载分数种，且每种负载的重要等级不同，因此后备时间也不一样。目前有这种电源整合的 趋势。例如：某地铁某站，通信负荷用电量为20KW，要求后备2h;信号负荷用电量为 25KW，要求后备30min ;综合监控负荷用电量为15KW，要求后备60min ; BAS负荷用电量为5KW，要求后备30min ; AFC负荷用电量为14KW，要求后备30min。这些负荷用1台120KVA的UPS配合配电 柜进行供电。求蓄电池如何配置。(UPS的参数为：蓄电池 DC 480V ;逆变效率0.94。)4.3计算4.3.1首先，我们要明确一点，在上述情况下，我们是以满足各种负载的用电量和后备时间为准来配置电池，而不

10、是以UPS满载输出为准来配置电池。UPS的有功功率大于各种负载的总和即可。其次，在这种情况下，有两种计算思路，一种，是分段的思路，即把负载分为030min的负载量、3060min 的负载量、60120min的负载量，分段计算需要的电池容量，最后加总，再选择合适的电池进行配 置；另一种思路，是把负载按后备时间分类，即把负载分为后备30min的负载、后备60min的负载、后备2h的负载，分类计算需要的电池容量，最后加总，再选择合适的电池进行配置。两种计算思路 的计算结果基本相同。后一种计算方法更符合用户对负载分类的习惯，我们采用后一种计算方法。由于电池放电电流越大能够放出的容量越少，未放出的容量在

11、减小放电电流的情况下仍能够放出一部分，因此，为短时率放电配置的电池容量，在长时率放电的时候，仍能参与到放电中，为长 时率放电提供少量能量。所以，这种分类计算是保守的计算方法，所配置的电池肯定能够满足实际 使用的需要。4.3.2计算电池每Ah容量能够提供的功率依据电池的恒功率放电数据和电池的额定容量，我们先计算出各种时率下，电池每Ah容量能够提供的功率，如下表：电池型号电池容量G。 (Ah 20hr25 C to1.75VPC)每Ah恒功率放电数据(W/CELL- Ah2C to1.75VPC)30mi n60mi n120mi n31HR4000932.4193548391.397849462

12、0.79569892531HR50001332.1804511281.300751880.7368421054DHR65001981.9343434341.1262626260.6515151528A8D2451.9061224491.1469387760.651428571原始功率数据如下表:电池型号电池容量Qo (Ah 20hr25 C to1.75VPC)恒功率放电数据(W/CELL25 to1.75VPC)30mi n60mi n120mi n31HR40009322513074 :31HR5000133290173984DHR6500198383223129 :8A8D2454672

13、81159.64.3.3统计各种后备时间的负载总量4.2例中的各种后备时间的负载总量统计如下表后备时间(min)负载总量(KW)30mi n4460mi n15120mi n20合计79注意：负载合计 79KW，小于120KVA的UPS的有功功率96KW，配置可用。4.3.4分类计算各种负载需要的电池容量按各种后备时间分别计算需要的电池容量，计算的方法类似最简单情况下的计算。但注意，这 个计算从负载功率开始，因此没有从UPS的视在功率计算有功功率乘以0.8系数的步骤；计算出需要的每单格功率后，我们除以每单格每Ah电池能够提供的功率数，得到需要的电池容量。a. 假设采用31HR4000电池30m

14、in : 44 X 1000 - 0.94 - 40- 6 - 2.4194= 80.61 (Ah )60min : 15X 1000 - 0.94- 40- 6- 1.3978= 47.57 (Ah )120min : 20 X 1000- 0.94 - 40 - 6-0.7957 = 111.41( Ah)b. 假设采用8A8D电池30min : 44 X 1000 - 0.94 - 40- 6 - 1.9061 = 102.32 (Ah)60min : 15X 1000 - 0.94- 40- 6- 1.1469= 57.97 (Ah )120min : 20 X 1000- 0.94 - 40 - 6-0.6514 = 136.10( Ah)余类推，得下表:后备时间（min）负载总 量（KW）需要的电池容量（Ah）配31HR4000电池配31HR5000电池配4DHR6500电池配8A8D电池30mi n4480.6189.45100.83102.3260mi n1547.5751.1259.0457.97120mi n20111.41120.31136.07136.10合计79239.59260.88295.93296.38电池额定 容量93133198245需要的并 联电池数2.5761.9611.4951.210必配并联 电池串数3222