UPS供电系统原理与

1、UPS供电系统原理与维护长沙市电信分企业黄武能UPS供电系统原理与第1页一、UPS功效与分类1.1 UPS（Uninterruptible Power Supply）即不间断电源。是一个含有储能装置（蓄电池），以逆变器为主要组成部分恒压、恒频电源设备。负载蓄电池UPS市电UPS供电系统原理与第2页为何使用UPS 电网中干扰情况波形下限市电断电电压浪涌电线噪声瞬态尖峰频率漂移谐波失真电网UPS供电系统原理与第3页电网对设备危害 电源中止、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲 造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据 丢失、设备损坏、死机、停顿工作等。谐波污染、线间噪声、频率漂移 造成网络传输

2、误码率大增，数据传输速度低下等。UPS供电系统原理与第4页1.2UPS分类及特点后备式在线互动式在线式逆变器状态后备热备工作输出电源质量低（供电差，仅是不 停电功效）中等（分段稳压，滤除部分干扰）最高（稳压，滤除全部干扰）切换时间512ms4ms0成本低中等较高UPS供电系统原理与第5页分类按工作原理不一样，UPS分为： 后备式UPS 在线互动式UPS 在线式UPS 按供电体系不一样，UPS分为： 单进单出UPS 三进单出UPS 三进三出UPS按输出功率不一样，UPS分为： 小功率（30kVA）UPS供电系统原理与第6页四大功效高可靠性不间断供电电网稳压、净化功效电池管理功效智能监控功效确保动

3、力连续性高质量供电、绿色电源延长电池使用寿命处理UPS维护问题UPS供电系统原理与第7页二、UPS工作原理在线式UPS工作原理互动式UPS工作原理后备式UPS工作原理UPS供电系统原理与第8页2.1在线UPS工作原理UPS供电系统原理与第9页2.2互动式UPS工作原理市电 双向变换器 电池组 负载 市电正常/整流停电/逆变264-276V150-175V150-264V功率等级0.7-20KVA左右264-276VUPS供电系统原理与第10页2.3后备式UPS工作原理充电器逆变器市电 负载 电池组功率等级0.25-2KVA左右UPS供电系统原理与第11页UPS关键技术双变换技术数字控制技术冗余

4、技术电池管理技术静态开关UPS供电系统原理与第12页UPS双变换技术ACDC 整流DCAC 逆变UPS供电系统原理与第13页传统三相SCR整流UPSUPS供电系统原理与第14页12脉冲整流器移相变压器负载电池和逆变器两个6脉冲整流桥30UPS供电系统原理与第15页三相全桥IGBT整流UPSUPS供电系统原理与第16页数字控制技术数字信号处理器（DSP）控制技术 单片机控制技术 产生各驱动信号、控制整流器、逆变器、切换逻辑等UPS供电系统原理与第17页冗余技术主从串机热备份并机冗余供电双母线供电UPS供电系统原理与第18页主从串联热备份用于中小功率，易于安装调试，没有扩容能力，从机电池寿命缩短。

5、 市电负载 UPS1 UPS2主机从机主机旁路从机输出UPS供电系统原理与第19页3.2并机冗余供电 用于大功率，多台UPS平均分摊负载，可靠性高，控制电路复杂。市电负载UPS1并机逻辑控制UPS2UPS供电系统原理与第20页3.3双母线供电电池UPS1AC PPCSTS电池UPSAC PPC双电源 负载单电源 负载LBSUPS2母线1母线2UPS供电系统原理与第21页电池管理技术电池均浮充管理电池充放电管理UPS供电系统原理与第22页电池均浮充管理1、均充限流：0.1C2、浮充转均充：0.05C 均充转浮充：0.01CUPS供电系统原理与第23页电池充放电管理T1为恒压均充阶段，T2为浮充阶

6、段，T3为电池逆变供电阶段，T4为限流均充阶段UPS供电系统原理与第24页静态开关UPS供电系统原理与第25页三、UPS电源维护UPS合理配置及安装蓄电池特征与容量选择UPS维护注意事项UPS供电系统原理与第26页3.1 UPS合理配置及安装UPS电源电源系统设计UPS设备功率计算UPS设备安装关键点UPS供电系统原理与第27页UPS电源系统设计依据用户设备性质类型依据投入建设资金依据UPS设备性能UPS供电系统原理与第28页UPS设备功率计算1、统计负载总功率 计算机、服务器等设备因为内置开关电源，属于整流（电容）性负载，普通功率因数：0.8。UPS设备功率因数：0.70.82、考虑功率裕量

7、 使UPS负载在80%左右即可UPS供电系统原理与第29页举例（1）机房中有服务器6台，终端40台，其它路由器若干。服务器功率1KW/台，终端300W/台，路由器总功率500W，所需UPS容量：负载总功率（1000W6300W40500W）功率因数0.8功率裕量8029KVA兼顾未来需要选择40KVA UPS，为防止单相电流过大，应选取三进三出型UPSUPS供电系统原理与第30页合理配置隔离变压器1、每只隔离变压器成本占UPS成本约8-10%2、 大功率UPS必须配置输出隔离变压器 20KVA以上UPS无隔离变压器存在危险：近500V电池组直流高压在故障时可能严重损坏用户设备。 输出配置隔离变

8、压器，能够确保只通交流电，不通直流电。所以，万一UPS电子器件发生故障，近500V电池直流高压因为输出配置隔离变压器也就绝对不会损坏通信设备。3、UPS输出隔离变压器可防止UPS内部零线电流产生零地电压,有效降低零地电压。 4、输入隔离变压器、旁路隔离变压器通常不需要配置UPS供电系统原理与第31页兼顾未来扩容1、事先预留输入、输出配电容量和开关2、 UPS必须能够多机并联比如，用户正常最大负载为52KVA，已经采取1+1冗余并联配置2台60KVA UPS。假如用电负荷未来增加到100KVA，则只需要另增加1台60KVA UPS就能提升到满足120KVA负载需求。 3、 优选不需并机柜不需旁路

9、柜直接并机系统有UPS不得不额外配置并机柜和旁路柜，既浪费客户机房空间，又增加并机系统成本 ，而且未来扩容时，旧并机柜和旁路柜通常不得不废弃重做。UPS供电系统原理与第32页电源设备安装考虑地面承重考虑通风散热考虑电池线路布放考虑维护方便UPS供电系统原理与第33页3.2蓄电池特征与容量选择蓄电池出现故障高于UPS设备蓄电池使用寿命与品牌相关蓄电池使用寿命与配置相关蓄电池使用寿命与维护相关蓄电池使用寿命与环境相关UPS供电系统原理与第34页蓄电池曲线UPS供电系统原理与第35页故障出现几率依据美国IDC统计资料:在UPS输出供电系统故障中,各种故障出现几率: 79%起源于UPS输出与负载之间供

10、电线路上故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工/老鼠咬所造成“开路”故障等） 11%起源于UPS和电池组 其它故障占10%UPS供电系统原理与第36页电池工作原理化学能电能UPS供电系统原理与第37页电池结构UPS供电系统原理与第38页放电特征UPS供电系统原理与第39页UPS电池与通信用电池比较通信用UPS用设计取向长时间、小电流、深放电短时间、大电流放电、浅放电设计寿命以上35年铅膏配方长寿命配方，循环寿命长大功率配方，循环寿命短隔板长寿命隔板，较厚大孔径隔板，较薄，小电流深放电易造成枝晶短路，寿命终止。过放电恢复能力板栅合金高锡含量，良好普通密封方式高可靠密封普通容量1

11、0小时率20小时率UPS供电系统原理与第40页电池容量配置（1）、计算电池放电电流 UPS容量VAUPS输出功率因数放电电流 = 电池组电压V电池逆变效率（2）依据放电时间要求查表确认容量系数（单位：小时）（3）电池容量Q=放电电流I 容量系数CUPS供电系统原理与第41页举例（2）现有6kVA UPS，100%载，延时4小时，配多大电池？ 6000VA0.7 100%放电电流= =20. 59A 12V 200.85查表：4小时对应系数时间5.06小时电池容量Q=20.595.06=104.18AH，故选100AH电池。UPS供电系统原理与第42页UPS电池计算与选择当后备时间小于1小时时,

12、采取恒功率模式计算结果较为准确(W/cell = (PL2)/(Ve) PL/(N6) C -蓄电池容量，Ah PL -负载功率，W Ve 蓄电池组额定电压，V T -备用时间，h（小时） -UPS电池逆变效率 N12v电池节数。取决于不一样UPS系列电池电压等级。6每个12V电池内部有6个2V单格。-然后经过查表取得最正确电池型号以及并联组数!UPS供电系统原理与第43页UPS维护内容1、备板、备件要求UPS整流PFC板，逆变板、控制板、功率模块，维护开关，易损件（防雷器，风扇等）2、维护形式主要有日常维护、定时例行维护、应急维护3、维护主要内容易损件日常维护进行安全维护、功效/性能维护故障

13、时应急维护UPS供电系统原理与第44页日常维护1.UPS状态检验 检验UPS面板指示灯和蜂鸣器，看是否有告警，确认UPS工作在市电逆变状态；检验UPS当前和历史告警。2.主要易损件检验 检验风扇运转情况，风扇风速和风向，尤其是高温处。3.环境检验 1）空调运行是否正常，超出40度应马上处理。2）机房是否潮湿，超出90%应及时排除。3）检验交流供电是否有超压超频迹象。UPS供电系统原理与第45页周检维护1.测量并统计输入电压、电流；2.测量并统计充电电压、电流；3测量并统计UPS输出电压、各相电流，并同以前值进行比较，看是否有超载等情况。UPS供电系统原理与第46页动环监控截屏UPS供电系统原理

14、与第47页年检1）关断UPS，将负载转到维修旁路供电；2）断开UPS市电输入和电池开关；3）确认UPS整流器输入端、电池连接端、输出端和旁路输入端没有电压；4）打开UPS门盖和保护板；5）检验UPS功率器件和辅助件；尤其注意以下部件：电容漏液、变形；电缆和连接头老化、过温痕迹、连接是否牢靠；印刷电路板等清洁。6）检验电池后备时间。UPS供电系统原理与第48页UPS设备基本操作1、爱克赛9305操作2、爱克赛9315操作3、Best 4000操作4、SICON系列操作5、爱克赛9355操作UPS供电系统原理与第49页爱克赛9305操作UPS供电系统原理与第50页设备开关UPS供电系统原理与第51

15、页菜单操作UPS status Meters Battery statusAlarm logUPS parametersUPS identificationReset buttonDate/time setDisplay dataUPS供电系统原理与第52页爱克赛9315操作UPS供电系统原理与第53页菜单操作Meters EventsStatisticsGraphicsSetupUPS供电系统原理与第54页Best 4000操作UPS供电系统原理与第55页Best 4000操作UPS供电系统原理与第56页菜单操作VOLTAGESCURRENTSFREQUENCYALARMSSYSTEM ST

16、ART-UPMODULE START-UPSYSTEM SHUTDOWNMODULE SHUTDOWNTESTUPS供电系统原理与第57页SICON系列操作UPS供电系统原理与第58页爱克赛9355操作UPS供电系统原理与第59页菜单操作UPS STATUSEVENT LOGMEASUEMENTSCONTROLSETTINGSIDENTIFICATIONTURN SYSTEMON ONTURN UPS OFFTUEN SYSTEM OFFUPS供电系统原理与第60页蓄电池容量测试并机冗余系统测试单机系统测试小型UPS测试配置两组以上蓄电池测试UPS供电系统原理与第61页并机冗余系统测试采取设备电池测试功效断开其中一台UPS输入开关断开其中一台UPS整流器开关UPS供电系统原理与第62页单机系统测试用12V放电电阻逐节检验电池，确保无坏电池。断开UPS输入开关断开UPS整流器开关采取在线蓄电池容量放电仪。采取设备电池测试功效UPS供电系统原理与第63页小型UPS测试UPS供电系统原理与第64页配置两组以上蓄电池测试用直流钳型表测量每组蓄电池电流选择放电电流较小一组进行容量