UPS技术与应用

1、UPS第一章 概述第二章 UPS的工作原理与结构第三章 UPS的冗余技术第四章 蓄电池应用技术第五章 UPS的使用与维护第六章 UPS的电路故障诊断与处理第一章 概述 UPS定义：意为不间断电源系统，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要为通信系统，计算机、计算机网络系统或其它电力设備提供不间断的电力供应。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就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内的蓄电池充电;当市电中断时，UPS立即将机内的蓄电池的电能通过逆变器转换的方法向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作。UPS的性能 UPS作为保护性的电源设

2、备，它的参数具有重要意义，选购时应重点考虑。UPS的市电电压输入宽，表示对市电的适应能力强（减少蓄电池放电）输出的电压频率稳定度高，表明对市电的调整能力强。而其波形畸变率参数是用以衡量输出电压波形特性，还有UPS的频率、功率因数、转換时间等都是表征UPS性能的重要参数。它有几个特点： 1电源可靠性高 2电源供电质量高 3效率高 4噪声比较小，波形失真小 5故障率低，易维护UPS的分类 按电路主结构分：后备式（离线式）和在线式1后备式（离线式） 离线式是指UPS在市电电压频率不超过设计范围时，直接用市电向负载供电，市电通过旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源，机内的逆变器处于停止工作状态。这种

3、UPS在实质上相当于一台稳压性能极差的市电稳压器，它除了对市电电压的幅度有所改善外，对市电的频率不稳、波形畸变以及从电网串入的干扰等不良影响基本上没有任可改善，只有当市电供电中断或低于170V时，蓄电池才对UPS的逆变器供电，并向负载提供稳压稳頻的交流电源。2在线式UPS 在线式UPS在市电正常时，首先將市电交流电源变成直流电源，然后进行脉宽调制，滤波，再将直流电源通过逆变器变为交流电源，一旦市电中断，立即改由蓄电池以逆变的方式对负载供电，因此对在线式UPS而言，无论是有无市电，它总是由逆变器对负载供电，它可以实现对负载的稳频稳压供电，且在市电供电转换成蓄电池供电时，其转换时间为零。只有当UP

4、S发生故障，过载或过热时才会转为由旁路输出给负载。 特点： A输出电源品质高 B无转换时间 C结构复杂 D保护性能最好，对市电噪声以及浪涌的抑制能力强第二章 UPS的工作原理与结构 整流充电器 逆变器 旁路开关 蓄电池离线式UPS电路结构 主结构智能调压充电器DC/AC转换开关UOUTUIN在线式UPS电路结构 主结构旁路开关AC/DCDC/ACUOUTUIN在线式UPS工作原理图滤波器整流器逆变器充电器蓄电池电网输入输出大功率UPS整流电路大功率UPS充电电路控制电路采样电路E大功率UPS逆变电路第三章UPS的冗余技术 在UPS的应用中，用户为了提高运行的可靠性，往往要求几台UPS冗余连接。

5、UPS的冗余连接有两种方式： 1热备份连接 2并联连接UPS的冗余技术-热备份连接 热备份连接是指当单台UPS不能保证用户提出的供电可靠性要求时，就再接入一台同规格的单机来提高可靠性。任何具有旁路环节的UPS都可以进行热备连接AC DCDC ACAC DCDC AC输入输入旁路2旁路1输出UPS的冗余技术-并联连接并联的条件：2 台主机的输出电压相同2 台主机的输出频率和相位完全一致 为了保证关联工作正常，必须在原有的UPS上增加关联柜，关联板和关联静态开关，否则会造成电流或电压的环流而损坏逆变器或出现1台过载。UPS的冗余技术-并联连接 UPS关联冗余的主要指标和功能 1 UPS并联的主要指

6、标是电流的均分 2 关联冗余的UPS系统，当其中一台出现故障时，不能象单台UPS那样立即转为旁路，而是由其它的UPS逆变器继续供电。 3当负载功率减小时，UPS在节能软件的控制下部分主机自动处于关机休眠，当负载升高时，UPS会自动加载。第四章蓄电池应用技术 蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分，它的优劣直接关系至整个UPS的系统的可靠程度，然而蓄电池又是UPS系统中平均无故障时间最短的一种器件。 蓄电池基本能量流程：电能-化学能-电能，蓄电池先用直流电源对其充电，将电能转化成化学能储存，当市电供应中断时，UPS依靠蓄电池中的能量维持逆变器的正常工作。 UPS蓄电池的种类 HS型蓄电池（价格低

7、） AHH型蓄电池（低温工作） CS型蓄电池（长放电时间場合） 密封式M型蓄电池由于密封式M型蓄电池采用了阴极密封技术，克服了普通蓄电池定期补水的特点，达至了蓄电池免维护的目的，所以在UPS中广泛应用。第四章 蓄电池应用技术免维护蓄电池的工作原理 工作原理： PbO2+2H2SO4+Pb 2PbSO4+2H2O 蓄电池在充电时，正极由（PbSO4）转化为PbO2后将电能转化为化学能储存在正极板中；负极由（PbSO4）转化为海棉状Pb后将电能转化为化学能储存在负极板中。 蓄电池在放电时，正极由PbO2 转化为（PbSO4）后将化学能转换成电能向负载供电；负极由海棉状Pb 变成（PbSO4）而将化

8、学能成电能向负载供电。放电充电免维护蓄电池的特性 免维护蓄电池的寿命通常分循环寿命和浮充寿命，免维护蓄电池的容量减小至规定值以前，免维护蓄電池的充放电循环的次数称为循环寿命。 在正常维护条件下，浮充供电时间称为浮充寿命。UPS蓄电池管理技术 造成蓄电池的实际容量（AH）下降，内阻增大等老化问题的主要原因是：在蓄电池不断的充放电过程中，蓄电池内部阳极极板钝化，水分挥发。影响免维护电池使用寿命的外部因素25350515-05120%100%80%60%40%放电容 量工作温度浮充寿命年51020152532.226.743.3温度影响免维护电池使用寿命的外部因素 深度放电-造成蓄电池使用寿命被缩短

9、的另一个重要原因，为了能最大限度地获得最长的“安全放电时间 ”而又不致造成蓄电池被“深度放电”的关键是让蓄电池电压过低自动关机的阀值能随用户的负载量大小而自动调整，並使它永远高于放电速率下所允许的临界放电电压值。UPS开发了防蓄电池被深度放电的蓄电池管理系统。蓄电池的有效期放电循环次数 蓄电池所允许的充放电循环次数是有限的，尽可能的选用宽输入电压变化的UPS是延长蓄电池使用寿命的有效途径，选用这种宽输入电压的UPS会大大减少蓄电池的充放电次数，有利于延长电池的使用寿命。但对于特定的蓄电池而言，它所允许的充放电循环次数还与蓄電池的放电电流大小密切相关，一般来说，蓄电池的放电电流越小则蓄电池所允许

10、的充放电循环次数就少。放电 时间15min30min1H1.5H2H3H4H6H8H允许的充放电 循环次数14001190960740600490400250180第五章 UPS的使用与维护技术一 UPS的安全使用 1市电电压的波动范围应符合UPS输入电压变化的要求。 2接UPS的配电箱所使用的开关不宜选用老式刀闸开关。 3使用UPS时保证所接的相线、中性线、地线符合要求，不得随意改变相互的顺序。 4禁止将不同安时数、不同品牌的蓄电池组合使用 5为了防止寄生电容耦合干扰，保护设备及人生安全，UPS必须接地，且接地电阻不大于4。第五章 UPS的使用与维护技术二 UPS的工作环境UPS主机对环境要

11、求不高，工作时环境温度要求在040度，湿度在10100%，主机应保持清洁，以免灰尘对内部元器件的腐蚀，蓄电池标准的使用温度为25度，平时不能超出1530度，温度太低，会使蓄电池容量下降，温度过高，蓄电池寿命下降。第五章 UPS的使用与维护技术三 UPS的安全操作 操作UPS时应严格按照正确的开机关机顺序进行，应避免突然加载或减载，不要频繁关闭或开启UPS，一般要求关闭6S后才能再开启。第五章 UPS的使用与维护技术四 UPS的使用注意事项1 应严格遵守厂家的产品说明书的有关规定，保证UPS的接线符合要求2 UPS在初次使用或久放后，必须先接入市电，利用UPS自身的充电电路对蓄电池进行浮充电，饱

12、和后方可使用。3 对于绝大多数UPS来说，当它们处于逆变器供电时，一般要求它的负载特性为纯电阻或电容性4 不要超载使用UPS5适当的放电有助于蓄电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断电带负载放电一次，延长蓄电池的寿命6 由发电机组供给的UPS电源有可能导致后备式UPS的交流稳压线路的输出电压值有差异7对于后备式UPS，只有UPS处于逆变供电状态时，它才具有自动稳压和输出短路保护功能8 后备式方波输出的UPS控制线路中，没有精确调整其方波工作频率的技术手段。9 对于方波输出的后备式UPS，供电的转换时间为49MS，不宜用于计算机网络的供电系统中10 UPS中设置的参数在使用中不能随意改变

13、11 选购长延时UPS时，应选用具有改进型的恒流充电特性的充电器。第五章 UPS的使用与维护技术五 蓄电池维护技术蓄电池使用环境温度升高时，降低装置的浮充电压大部分蓄电池放电终止电压设置不准，或没有蓄电池过放电切换装置，造成蓄电池的深度放电，体积增大变形或破裂。蓄电池放电后没有及时进行充电，造成极板硫化，使活性物质不能还原，造成电池容量严重下降。系统使用的蓄电池质量一致性差，使蓄电池供电系统的整体质量难以保证充电设备的性能不佳或功能不全， 最好是恒压恒流型充电浮充或均充点设置不合理，造成蓄电池久充或过充，过充会造成蓄电池的排气失水和变形。第五章 UPS的使用与维护技术六 蓄电池日常维护检查项目

14、1 检测蓄电池两端电压2检测蓄电池的的工作温度3检测电池连接处有无松动、腐蚀现象、连接条的压降4 检测蓄电池的外观是否完好，有无变形或渗漏5检测極柱安全阀周围是否有酸雾析出6安装好的蓄电池极柱上涂中性凡士林，防止腐蚀极柱，定期清洁，防电池绝缘降低。第六章 UPS电路故障诊断与处理一 不逆变不逆变是指UPS用市电能正常工作，但市电中断后，蓄电池直流电压不能转变为220V交流电压。故障可能为1 蓄电池电压2 辅助电源是否正常3逆变器驱动管有无损坏4输出保护电路第六章 UPS电路故障诊断与处理二不稳压非在线式UPS不稳压分为交流输出不稳压和逆变输出不稳压两种情况。当市电输入时，输出稳压过程是通过调压

15、电路控制继电器与逆变器的不同抽头进行连接来实现的，逆变器输出电压的稳压过程是通过检测逆变器反馈电压的高低来控制方波的脉冲宽度来实现的。如果UPS不稳压，只要查相应的调压控制电路即可。第六章 UPS电路故障诊断与处理三 不充电断开充电电路与蓄电池的连接线，测充电电路的空载电压，正常时对于单块12V的电池充电电压应在13.5V，对串联的2 块电池是27V，以此类推，若电压不正常，则可能为充电电路或充电控制电路第六章 UPS电路故障诊断与处理四 不能用市电逆变器输出正常，用市电输入时无输出。维修流程1 首先查市电检测电路，当市电低于170或高于260V时，控制电路会发出脉冲信号，切断市电输入通路，并使UPS处于逆变状态 2 查继电器转换电路第六章 UPS电路故障诊断与处理五 UPS不能正常启动正常情况下，只要合上输入开关，UPS便自动工作在旁路供电方式，这时负载由市电直接提供电源，当发出UPS启动命令后，UPS开始启动约1MIN后自动由旁路供电转为逆变器供电，UPS不能正常启动的原因除UPS内部原因外，1 检查是否缺相2相线与零线是否接反3 查输入电路的相序是否正确第六章 UPS电路故障诊断与处理六 UPS启动后不能正常转换出现这种现象的最大可能是此时的旁路电压超出了允许值，UPS对于输入