powerware UPS相关基础知识

1、 2002 Eaton Corporation. All rights reserved.UPSUPS相关基础知识相关基础知识Powerware主讲人：主讲人：(伊顿爱克赛电源）庞海伊顿爱克赛电源）庞海想的市电供电理想的市电供电造成电源故障的原因造成电源故障的原因“这么长的距离这么长的距离” ” 从从 发电厂最终用户发电厂最终用户电力输送过程中对供电电力输送过程中对供电质量的的影响质量的的影响: :l电站停机电站停机l高压电网高压电网l闪电闪电l台风、洪水及人为破坏台风、洪水及人为破坏l变压器开关变压器开关l配电柜开关配电柜开关l. . 电源的质量同样受到用电设备的影

2、响电源的质量同样受到用电设备的影响.电磁干扰电磁干扰UPSMotors造成电源故障的原因造成电源故障的原因现实环境中的供电质量现实环境中的供电质量电电是如此的重要！是如此的重要！同时又潜藏着无法预测的问题？同时又潜藏着无法预测的问题？九 种 主 要 电 源 故 障电源断电电源断电 电压下陷电压下陷 电源浪涌电源浪涌持续欠压持续欠压 持续过持续过压压 电子噪音电子噪音 频率波动频率波动 切换瞬变切换瞬变 谐波失真谐波失真359 九 种 主 要 电 源 故 障 断电-彻底失去电源产生原因： 雷击电力传输电缆故障自然灾害等 九 种 主 要 电 源 故 障 电源下陷-短时间低电压产生原因：大负载启动市

3、电切换供电设备容量小电源下陷-可能导致设备损坏 九 种 主 要 电 源 故 障 电源浪涌-瞬时超过正常电压110%产生原因：由雷电引起,导致在火线出现超过6000V的高压 电源浪涌-可能导致数据丢失和硬件损坏。 九 种 主 要 电 源 故 障 持续欠压-在几分钟或几天里线电 压持续便低正常值产生原因：用电高峰负载超出电网的供电能力持续欠压-可能导致设备损坏 九 种 主 要 电 源 故 障 持续过压-在几分钟或几天内电压持续偏高产生原因：大的负载突然关闭市电切换持续过压-可能导致设备损坏 九 种 主 要 电 源 故 障 电子干扰-由RFI或EMI高频噪音干扰产生原因：闪电，可控硅设备，电机，微波

4、等设备产生的噪音干扰 九 种 主 要 电 源 故 障 频率扰动-频率的波动产生原因：柴油发电机供电小型并网电站，负载跃变频率扰动-可能导致设备误动作、数据丢失、操作系统混乱，设备故障等。 九 种 主 要 电 源 故 障 瞬态切换-电压快速升高(纳秒级)产生原因：电弧，静态放电，开关切换 九 种 主 要 电 源 故 障 谐波失真-由非线性负载引起的电源波形变化产生原因：由非线性负载如开关电源，调速电机复印机，传真机等谐波失真-可能导致通讯故障、设备过热，损坏等。电源故障所造成的影响电源故障所造成的影响l突然断电的影响用电设备停止运行突然断电的影响用电设备停止运行n对计算机等相关设备造成的影响：对

5、计算机等相关设备造成的影响：操作系统由于无法及时关闭打开的系统文件，保存系统内核配操作系统由于无法及时关闭打开的系统文件，保存系统内核配置到特殊的文件系统将会造成系统启动区文件损坏，系统配置置到特殊的文件系统将会造成系统启动区文件损坏，系统配置文件损坏文件损坏,系统崩溃，导致下次系统无法正常启动。系统崩溃，导致下次系统无法正常启动。解决方法：解决方法：重新恢复配置文件，重新修复启动引导文件，重新安装重新恢复配置文件，重新修复启动引导文件，重新安装(或紧急或紧急恢复恢复)操作系统内核系统操作系统内核系统应用系统及数据库系统无法及时将内存缓冲区内的数据真正物应用系统及数据库系统无法及时将内存缓冲区

6、内的数据真正物理记录到磁盘等介质上，关闭打开的数据文件将会导致数据丢理记录到磁盘等介质上，关闭打开的数据文件将会导致数据丢失，文件损坏，应用程序及数据库系统无法正常使用。失，文件损坏，应用程序及数据库系统无法正常使用。解决方解决方法：重新安装法：重新安装(配置配置)应用系统和数据库系统，丢失的数据将无应用系统和数据库系统，丢失的数据将无法弥补法弥补电源故障所造成的影响电源故障所造成的影响l突然断电的影响用电设备停止运行突然断电的影响用电设备停止运行n对计算机等相关设备造成的影响：对计算机等相关设备造成的影响：磁盘阵列等设备造成磁盘盘片划痕导致出现坏区磁盘阵列等设备造成磁盘盘片划痕导致出现坏区(

7、或坏道或坏道)，降，降低磁盘容量甚至磁盘报废，存储的数据损坏。低磁盘容量甚至磁盘报废，存储的数据损坏。解决方法：更换解决方法：更换损坏的磁盘，损坏的数据将无法恢复损坏的磁盘，损坏的数据将无法恢复(除非配有容错机制或有数除非配有容错机制或有数据备份据备份)网络连接设备寄存器中的数据将全部丢失，网络传送的数据将网络连接设备寄存器中的数据将全部丢失，网络传送的数据将出现无法预料的结构。出现无法预料的结构。解决方法：重新发送所有的网络数据解决方法：重新发送所有的网络数据电源故障所造成的影响电源故障所造成的影响l供电质量问题所造成的影响供电质量问题所造成的影响n对用电设备硬件造成的影响：对用电设备硬件造

8、成的影响：设备部分部件损坏设备部分部件损坏设备出现误操作设备出现误操作设备工作异常，仪表、仪器精度降低设备工作异常，仪表、仪器精度降低n对网络系统造成的影响对网络系统造成的影响网络设备硬件的损坏或老化速度加快网络设备硬件的损坏或老化速度加快数据传送误码率增加，网络流量增加。网络速率越高，误码数据传送误码率增加，网络流量增加。网络速率越高，误码率越大率越大计算机设备死机计算机设备死机 UPS UPSUPS的作用- 提高用电设备的供电质量 市电市电市电市电早期的早期的UPSUPS系统系统(1)(1)l电动机发电机惯性储能飞轮的动态电动机发电机惯性储能飞轮的动态UPS交流电动机交流电动机市电供电市电

9、供电交流发电机交流发电机惯性飞轮惯性飞轮储存动能储存动能负载负载主要应用与当时大型计算机系统的断电保护，惯性飞轮储存的动能主要应用与当时大型计算机系统的断电保护，惯性飞轮储存的动能带动交流发电机提供带动交流发电机提供35秒种的电能，为计算机系统提供现场数据秒种的电能，为计算机系统提供现场数据保存时间。保存时间。缺点：能耗高，效率低，体积大，噪音高，保护时间短缺点：能耗高，效率低，体积大，噪音高，保护时间短早期的早期的UPSUPS系统系统(2)(2)l整流器电池电动机发电机的动态整流器电池电动机发电机的动态UPS直流电动机直流电动机市电供电市电供电交流发电机交流发电机负载负载主要应用与当时大型计

10、算机系统的断电保护，电池的储能在断电时主要应用与当时大型计算机系统的断电保护，电池的储能在断电时为直流电动机提供电能，从而带动发电机继续工作。为直流电动机提供电能，从而带动发电机继续工作。缺点：能耗高，缺点：能耗高，效率低，体积大，噪音高效率低，体积大，噪音高电池组电池组整流器整流器现代现代UPSUPS的分类、结构及工作原理的分类、结构及工作原理l后备式后备式UPS系统系统(Offline)l线路交互式线路交互式UPS系统系统(Line-Interactive)lDelta变换式变换式UPS系统系统l在线双变换式在线双变换式UPS系统系统(Online)后备式后备式UPSUPS系统系统滤波器滤

11、波器电池电池(充电中充电中)+-逆变器逆变器D CA C电池充电器电池充电器AC/DC负载负载转换开关转换开关浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电正常工作时正常工作时后备式后备式UPSUPS系统系统滤波器滤波器电池电池(放电中放电中)+-逆变器逆变器D CA C电池充电器电池充电器AC/DC负载负载转换开关转换开关浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电电池工作时电池工作时后备式后备式UPSUPS的主要特点的主要特点l功率范围：功率范围： 1001000VAl工作特点：工作特点：对市电进行简单的升降压及滤波处理后直接供给负载，当对市电进行简单的升降压及滤波处理后直接供给负载，当输入

12、电源不符合要求时才由电池供电。在绝大多数时间内负载使用的是输入电源不符合要求时才由电池供电。在绝大多数时间内负载使用的是市电或经简单处理过的市电供电。市电或经简单处理过的市电供电。l优点：优点：n成本低、部件少、体积小、效率高成本低、部件少、体积小、效率高l缺点：缺点：n市电市电/电池供电转换时间：电池供电转换时间：416msn输出精度低、输出波形差、精度低输出精度低、输出波形差、精度低l主要应用对象：主要应用对象：单台计算机系统的断电保护单台计算机系统的断电保护线路交互式线路交互式UPSUPS系统系统滤波器滤波器电池电池(充电中充电中)+-双向转换器双向转换器（充电器）（充电器）D CA C

13、负载负载浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电正常工作时正常工作时调压器调压器线路交互式线路交互式UPSUPS系统系统滤波器滤波器电池电池(放电中放电中)+-双向转换器双向转换器（逆变器）（逆变器）D CA C负载负载浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电电池工作时电池工作时调压器调压器线路交互式线路交互式UPSUPS的主要特点的主要特点l功率范围：功率范围： 0.720KVA，一般为，一般为0.76KVAl工作特点：工作特点：对市电进行滤波及一次或二次调压处理后直接供给负对市电进行滤波及一次或二次调压处理后直接供给负载，当输入电源不符合要求时才由电池逆变出高质量的的正弦波电载，当

14、输入电源不符合要求时才由电池逆变出高质量的的正弦波电源供电。在绝大多数时间内负载使用的是经简单处理过的市电供源供电。在绝大多数时间内负载使用的是经简单处理过的市电供l优点：优点：n效率高、低成本、部件少、有滤波特性、输出电压较好效率高、低成本、部件少、有滤波特性、输出电压较好l缺点：缺点：n市电市电/电池供电转换时间：电池供电转换时间：410msn输入频率影响大，暂态反应能量差输入频率影响大，暂态反应能量差l主要应用对象：主要应用对象：中小型仪器仪表、单台或多台计算机及相关系统中小型仪器仪表、单台或多台计算机及相关系统的断电保护的断电保护DeltaDelta变换式变换式UPSUPS系统系统负载

15、负载浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电正常工作时正常工作时逆变器逆变器D CA C电池电池+-Delta变换器变换器滤波器滤波器DeltaDelta变换式变换式UPSUPS系统系统负载负载浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器市电供电市电供电电池工作时电池工作时逆变器逆变器D CA C电池电池+-Delta变换器变换器滤波器滤波器DeltaDelta变换式变换式UPSUPS的主要特点的主要特点l功率范围：功率范围： 10480KVAl工作特点：工作特点：对市电进行改良后形成交流稳压电源直接供对市电进行改良后形成交流稳压电源直接供给负载，当输入电源不符合要求时才由电池逆变出高质给负载，当输入电源

16、不符合要求时才由电池逆变出高质量的的正弦波电源供电。量的的正弦波电源供电。l优点：优点：n效率高、良好的电压特性、并机容易、结构简单效率高、良好的电压特性、并机容易、结构简单l缺点：缺点：n频率影响大，正常工作与电池工作输出电源质量有差频率影响大，正常工作与电池工作输出电源质量有差别别l主要应用对象：主要应用对象：仪器仪表、计算机及网络系统、工业仪器仪表、计算机及网络系统、工业系统的断电保护系统的断电保护双变换在线式双变换在线式UPSUPS系统系统负载负载市电供电市电供电正常工作时正常工作时 滤波器滤波器+-逆变器逆变器DCAC浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器整流器整流器ACDC转换开关转换开关双

17、变换在线式双变换在线式UPSUPS系统系统负载负载市电供电市电供电电池工作时电池工作时 滤波器滤波器+-逆变器逆变器DCAC浪涌电压吸收器浪涌电压吸收器整流器整流器ACDC转换开关转换开关双变换在线式双变换在线式UPSUPS的主要特点的主要特点l功率范围：功率范围： 0.71500KVAl工作特点：工作特点：市电经过整流转换为直流，由逆变器调制出稳定的正市电经过整流转换为直流，由逆变器调制出稳定的正弦波。弦波。l优点：优点：n负载端与市电输入端处于优良的负载端与市电输入端处于优良的”电隔离电隔离“状态之中、输出波形状态之中、输出波形良好、输出质量高、无论负载突变或负载稳定时均呈现优异的带良好、

18、输出质量高、无论负载突变或负载稳定时均呈现优异的带载特性载特性。l缺点：缺点：n效率低、成本高效率低、成本高l主要应用对象：计算机及网络系统、精密仪器仪表、工主要应用对象：计算机及网络系统、精密仪器仪表、工业系统的断电保护业系统的断电保护不同类型不同类型UPSUPS的对比的对比 功率范围功率范围(kVA)(kVA)电压特性电压特性 成本成本/ VA/ VA效率效率逆变器逆变器总在运行总在运行后备式后备式0 - 1低低非常高不在线互动式在线互动式0.5 - 6基于设计中非常高不双变换在线式双变换在线式1 - 1500高高低是Delta 变换式变换式1 - 480高中高不参数参数技术技术转换时间转

19、换时间416 ms410 ms0410 ms 后备式后备式在线互动式在线互动式双变换在线式双变换在线式Delta 变换式变换式参数参数技术技术输出波形输出波形(市电工作市电工作)受输入影响大受输入影响大极好好输出稳定度输出稳定度 10% 10% 1% 3% 3%UPSUPS的基本构造和部件的基本构造和部件整流器、直流母线、电池组、逆变器、静态开关、旁路开关、内置维修整流器、直流母线、电池组、逆变器、静态开关、旁路开关、内置维修旁路开关、外置维修旁路开关旁路开关、外置维修旁路开关UtilityBypassBreakerStatic SwitchDC LinkInverterBattery)(RectifierInternal Maintenance Bypass SwitchExternal Maintenance Bypass SwitchUPSUPS的基本配置方法的基本配置方法l单机系统单机系统l串联冗余系统串联冗余系统l并联冗余系统并联冗余系统单机系统保护单机系统保护UtilityBattery)(串联冗余系统串联冗余系统l基本结构基本结构)()(主机主机从机从机串联冗余系统串联冗余系统l主机工作、从机备份主机工作、从机备份)()(主机主机从