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1、电 源 故 障第1页/共49页市电的九种电源故障形式电源断电 电压下陷 电源浪涌 持续欠压 持续过压 高频噪音 频率波动 瞬态切换 谐波失真第2页/共49页UPS(Uninterruptible Power System)第3页/共49页UPS外在关联负负载载市市电电监控通讯监控通讯电池UPS第4页/共49页UPS功能及基本结构UPS内部基本结构第5页/共49页UPS的主要功能实现电网与用电器之间的隔离实现电网与用电器之间的隔离实现两路电源的不间断切换实现两路电源的不间断切换提供高质量电源提供高质量电源电压变换和频率变换功能电压变换和频率变换功能停电后提供后备时间停电后提供后备时间第6页/共4
2、9页UPS类型后备式UPS在线互动式UPS在线式UPS第7页/共49页后备式UPS工作框图第8页/共49页在线互动式UPS原理框图第9页/共49页在线式UPS原理框图第10页/共49页市电停电时工作框图第11页/共49页过载或故障时工作框图第12页/共49页UPS品质描述UPS 市电：输入指标UPS 负载：输出指标UPS 电池：电池管理UPS 用户：通讯监控UPS UPS：备份与扩容第13页/共49页UPS技术的发展第一代UPSUPS（9090年前）：SCRSCR整流SCRSCR逆变第二代UPSUPS（90909595年)：SCRSCR整流GTRGTR逆变第三代UPSUPS（95950505年
3、）：SCRSCR整流IGBTIGBT逆变第四代UPSUPS（0505年后）：IGBTIGBT整流IGBTIGBT逆变UPS品质描述第14页/共49页UPS 市电：输入指标输入电压标准及范围（220/380VAC15220/380VAC15）输入频率标准及范围（50HZ1050HZ10）输入功率因素（0.80.99)0.80.99)SCR SCR型整流器：PFPFU U浮充/2U2UL L IGBT IGBT型整流器：PFPF 4 4、输入电流谐波失真（THDTHD）(335%)(335%)U1I I1 1 UL I IL LCos UPS品质描述第15页/共49页每相可控硅在1/3周期导通.产
4、生浮充电压：UF=3 2/ULCOS 1.353801513V 输入电压范围：30%电池电压（3235）X12V，逆变器效率低，输出必须配置隔离升压变压器可控硅整流器ABCDC+DC-UPS品质描述第16页/共49页谐波分量谐波电流%01020304050607080901001571113171923254456891420100每相可控硅在每相可控硅在1/3周周期导通期导通.产生奇次谐波产生奇次谐波n=6k1(K为正整数为正整数)谐波分量谐波分量30%发电机配比发电机配比2.53:16脉冲整流器UPS品质描述第17页/共49页6脉冲整流器优点优点:THD 10%满载条件下满载条件下简单可靠
5、简单可靠,可任意时候加装可任意时候加装可提高功率因数可提高功率因数 6-6-脉冲整流器脉冲整流器+无源滤波器无源滤波器(LC)(LC)缺点缺点:在特定条件下，无源滤波器会和电在特定条件下，无源滤波器会和电网内阻发生谐振网内阻发生谐振抑制高次谐波效果差抑制高次谐波效果差效率降低效率降低费用增加且体积增大费用增加且体积增大第18页/共49页6脉冲整流器6-6-脉冲整流器脉冲整流器+有源滤波器有源滤波器(APF),(APF),-采用补偿原理向电网注入采用补偿原理向电网注入与谐波电流相位相反与谐波电流相位相反,幅值相同的电流幅值相同的电流.采用采用IGBTIGBT电路电路优点优点:THD 5%不会发生
6、共振现象不会发生共振现象不受系统阻抗变化的影响不受系统阻抗变化的影响不受谐波频率变化的影响不受谐波频率变化的影响缺点缺点:电路复杂电路复杂,MTBF(,MTBF(平均无故障时间平均无故障时间)下降下降EMIEMI高高,效率下降效率下降2 2成本高成本高第19页/共49页逻辑控制逻辑控制B+B-+-至逆变器至逆变器L1L2L30Y12脉冲整流器第20页/共49页12 2脉冲整流器12脉冲整流器脉冲整流器优点优点:THD 10%满载满载缺点缺点:需要两个整流器和一个需要两个整流器和一个移相变压器移相变压器效率比较低效率比较低2%体积体积重量也增加重量也增加第21页/共49页 IGBT整流器采用高频
7、脉宽调制型IGBTIGBT整流器技术，对电网的适应能力很强。不带滤波器时输入功率因数就可高达 0.990.99优点:输入电压范围：25%25%输入功率因素：0.990.99谐波分量3%3%绿色电源不会因加装滤波器而造成能量损失机器重量轻-易于安装和运输缺点：整流器容量受现有技术条件所限（200KVA200KVA）稳定性不如可控硅整流器 I I U U第22页/共49页 IGBT 整流器传传统统可可控控硅硅整整流流的的电流电流波形波形IGBTIGBT整流的整流的电流波形电流波形使用使用IGBTIGBT整流目的：整流目的：提高输入端的功率因数提高输入端的功率因数1-使输入端电流尽可能接近正弦波使输
8、入端电流尽可能接近正弦波减少直流脉动和谐波干扰减少直流脉动和谐波干扰 扩展扩展UPSUPS输入电压范围输入电压范围第23页/共49页柴油机柴油机/UPS容量匹配容量匹配 UPS整流电路容量匹配Pg/Pui346脉冲整流脉冲整流UPS2.536脉冲整流脉冲整流+5次次/7次谐波滤除器次谐波滤除器1.72.312脉冲整流1.62.212脉冲整流脉冲整流+11次次/13次谐波滤除器次谐波滤除器1.42高频高频UPS(带带cos校正校正)1.52.4IGBT PWM 整流整流1.25 注：UPS并联系统前端发电机容量为单机1.8倍,用户投资条件允许发电机组还应备有1.25倍的余量。单相全桥整流单相全桥
9、整流UPSPg-柴油发电机功率；柴油发电机功率；Pu-UPS输入功率输入功率第24页/共49页UPS品质描述UPS 负载：输出/整机指标输出电压标准及精度（输出电压标准及精度（220/380VAC1220/380VAC1）输出频率标准及精度（输出频率标准及精度（50HZ0.0150HZ0.01）输出功率因素（输出功率因素（0.70.71)1)输出过载输出过载/抗短路能力抗短路能力(125(125额定电流，额定电流，10min 15010min 150额定额定电流，电流，60s)60s)三相不平衡能力三相不平衡能力(100%(100%不平衡负载不平衡负载,电压不均衡电压不均衡5%5%）动态响应动
10、态响应(100(100负载，瞬态电压波动负载，瞬态电压波动5%,5%,恢复时间：恢复时间：20ms)20ms)效率效率(90(9094%)94%)噪音噪音(50(5075db75db）环境指标环境指标(温度温度0 04040），湿度，海拔，湿度，海拔10001000米）米）第25页/共49页UPS品质描述UPS整机指标效率计算UPSUPS各部件效率：各部件效率：SCRSCR整流器整流器9999；IGBTIGBT整流器整流器9898、IGBTIGBT逆变器效率逆变器效率9696、变压器效率变压器效率9898,滤波器滤波器9999传统传统UPSUPS的效率：的效率：SCRSCR整流（整流（9999
11、）IGBTIGBT逆变（逆变（9696）输出输出TXTX（9898）=93=931212脉冲传统脉冲传统UPSUPS的效率的效率:输入移相输入移相TXTX（9898）双双SCRSCR整流（整流（9898）IGBTIGBT逆变（逆变（9696）输出输出TXTX（9898）=90=90新型新型UPSUPS效率计算：效率计算：IGBTIGBT整流（整流（9898）IGBTIGBT逆变（逆变（9696）=94=94第26页/共49页UPS品质描述UPS UPS 电池：电池管理充电保护（过压及过流充电保护，温度补偿）放电保护（关机截止电压设定及调整，自动脱扣）电池智能化管理（检测和报警）后备时间计算和显
12、示：额定负载后备时间T T 75 75额定负载1.6T;501.6T;50额定负载2.5T;332.5T;33额定负载4T4T充电能力及充电时间：10102525额达容量充电能力充电时间计算：T TAH/IAH/I充电（充电效率8080 ）第27页/共49页UPS品质描述UPS 用户管理：通讯和监控显示及控制通讯功能：串口RS232/RS485；网卡；干结点；modbus卡监控：监控软件及网络监控功能第28页/共49页UPS品质描述UPS UPS：扩容及备份串联备份并联备份及增容并联技术及指标 直接并联、公共旁路、模块化UPS、环流指标第29页/共49页UNIT1SSBSSIIREIUGRec
13、t.Inv.IRPIBBattIBYUNIT2 SSBSSIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBY串联热备份串联热备份UPS UPS：扩容及备份第30页/共49页并联冗余或增容UNIT 1SSBS SIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBYUNIT2 SSBS SIIREIUGRect.Inv.IRPIBBattIBY可实现：可实现：并联冗余工作方式并联冗余工作方式并联增容工作方式并联增容工作方式UPS UPS：扩容及备份第31页/共49页公共旁路并联可实现：可实现：多台并联冗余工作方式多台并联冗余工作方式多台并联增容工作方式多台并联增容工作方式UPS UPS：
14、扩容及备份第32页/共49页UPS供配电系统市电市电发电机发电机UPS系统系统1ATS关键关键双电源双电源负载负载UPS系统系统2关键关键单电源单电源负载负载次要次要单电源单电源负载负载次要次要单电源单电源负载负载STS第33页/共49页UPS分类和选择工作方式：后备式、互动式、在线式容量：小功率（110KVA）；中功率（2060K）；大功率（801000KVA）适用环境：商业级、工业级、电厂专用、车载或船用输出变压器：高频机，工频机第34页/共49页UPS市场和品牌小功率：APC、Santak（山特）、Kestar（科士达）、PCM中功率：Powerware、MGE、Emerson-Lieb
15、ert、Delta、Santak大功率：Emerson-Liebert、MGE、Powerware、Chloride-Siemens、Socomec-Sicon、GE-Imv、Best-Borri其他常见品牌：科华（kelong）、冠军（champion）、易斯特（East）、赛康、复华、优玛、宝合、四通、Best、伽马创力、雷洛士、Powerland（宝兰）、山顿（Sendon）、劲达（Deltec）、东芝（Toshiba）、APC-Gutor（固特）、AEG（德国通用电气）、Protect（普洛泰克）第35页/共49页UPS推荐和配置容量及机型选择电池计算及配置配电部分：线缆及开关第36页
16、/共49页UPS推荐和配置容量及机型选择用户负载量,冗余度负载性质：IT类、电感性负载、使用环境谐波、变压器机房配电设计：进线方式机型成本及竞争优势第37页/共49页UPS推荐和配置容量及机型选择用户负载量；UPS输出冗余度（7080）负载峰值因素（3：1）不能超过逆变器过载能力负载视在功率（KVA）不能超过UPS额定功率*功率因素折算系数三相负载不平衡度30%第38页/共49页UPS推荐和配置工业级UPS恶劣的电气和物理环境：供电线路电压/频率波动、浪涌冲击、峰值下陷、高频干扰，环境温湿度不稳、粉尘、腐蚀等。结构：输入输出双隔离、钢板机箱、高IP防护等级。适用领域：钢铁、化工、电力、汽车、造
17、纸、煤炭、石油、隧道负载类型：重载机械、生产线设备、DCS系统等第39页/共49页UPS能耗指标n n UPS UPS 工作损耗、通风量、空调配置工作损耗、通风量、空调配置 满载损耗（满载损耗（KWKW）kVA Cos （6 67.57.5）空调制冷量）空调制冷量n n 输出功率折算海拔高度，海拔每升高输出功率折算海拔高度，海拔每升高100100米降容米降容1 1（典型（典型 UPSUPS工作海拔高度：工作海拔高度：10001000米）米）海拔高度海拔高度海拔高度海拔高度10001000米米米米15001500米米米米20002000米米米米23002300米米米米30003000米米米米UP
18、SUPS输出功输出功输出功输出功率折算率折算率折算率折算100%100%85%85%79%79%75%75%69%69%UPSUPS容量容量容量容量40KVA40KVA80KVA80KVA100KVA100KVA160KVA160KVA200KVA200KVA300KVA300KVA400KVA400KVA600KVA600KVA800KVA800KVA通风量通风量通风量通风量立方米立方米立方米立方米/h/h220022002400240025902590350035003700370039003900440044007500750093009300第40页/共49页容量及机型选择n n 不同
19、功率因数的负载不同功率因数的负载UPSUPS输出功率折算输出功率折算n n（典型（典型 UPS UPS 输出输出PF-0.8PF-0.8型）型）负载负载负载负载PFPF0.60.6-0.7-0.7-0.8-0.8-0.9-0.91 10.90.90.80.80.70.70.60.6UPSUPS输出输出输出输出100%100%100%100%100%100%90%90%80%80%60%60%55%55%53%53%50%50%第41页/共49页容量及机型选择n n 进线方式：上进线进线方式：上进线/下进线下进线n n 选择优势机型，增加价格竞争力选择优势机型，增加价格竞争力PWPW技术功率技术
20、功率技术功率技术功率40KVA40KVA60KVA60KVA120KVA120KVA 200KVA 200KVAPWPW商业功率商业功率商业功率商业功率2020、3030、40405050、60608080、100100、120120160160、200200galaxygalaxy技术功率技术功率技术功率技术功率120KVA120KVA200KVA200KVA300KVA300KVA 400KVA 400KVA600KVA600KVAGalaxyGalaxy商业功率商业功率商业功率商业功率8080、100100、120120160160、200200250250、300300 400 400
21、500500、600600第42页/共49页电池计算和配置计算公式：AH=（逆变效率）（逆变效率）电池只数电池只数 U U平平(单个电池电压单个电池电压)放电速率放电速率kVA Cos n n电池计算：恒流计算法（放电速率）电池计算：恒流计算法（放电速率）放电时间放电时间放电时间放电时间5m5m10m10m15m15m30m30m1h1h2h2h3h3h5h5h8h8h20h20h放电速率放电速率放电速率放电速率C C2.72.72.02.01.51.51.01.00.60.60.360.360.260.260.180.180.120.120.050.05n近似计算法：适用于小功率，长时间配置
22、近似计算法：适用于小功率，长时间配置第43页/共49页市电停电时工作框图第44页/共49页电池计算和配置精确计算：恒功率计算法1、截止电压确定：1.67V/cell放电60分钟2、计算每个Cell电池恒功率数据：3、根据厂家恒功率放电数据表选择满足计算结果的电池规格W/cell=（逆变效率）（逆变效率）电池电池cell数数kVA Cos 第45页/共49页UPS推荐和配置配电部分：线缆及开关输入开关容量及线缆规格：三相电工速算法:输入电流(A)1.8XKVA,开关系数X1.2 单相电工速算法:输入电流(A)5XKVA,开关系数X1.2输出开关容量及线缆规格：三相电工速算法:输出电流(A)1.5
23、XKVA,开关系数X1.2 单相电工速算法:输出电流(A)4XKVA,开关系数X1.2电池开关容量及线缆规格：放电电流（A）kVA Cos/U电池电压 开关系数(X1.2)电缆长度与压降：如70mm 线阻0.26/km零线及地线规格：零线11.5倍相线，地线相线第46页/共49页UPS推荐和配置配电部分：电缆及开关规格电缆额定电流简单算法空开规格:R10:R10、R16R16、R20R20、R25R25、R32R32、R40R40、R50R50、R63R63、R80R80、R100R100、R125R125、R160R160、R200R200、R250R250、R320R320、R400R40
24、0、R630R630、R800R800、R1250R1250电缆规格电缆规格电缆规格电缆规格1/1.5/2.51/1.5/2.54/64/610/1610/1625/35/5025/35/5070/95/12070/95/120150/185150/185240240300300额定电流额定电流额定电流额定电流 X8A X8AX6AX6AX4AX4AX3AX3AX2.5AX2.5AX2AX2AX1.5AX1.5AX1.2AX1.2A第47页/共49页UPS推荐和配置隔离变压器高频机加装380V/380V输出隔离变压器：容量KVAUPS KVA 选用/Y/Y0 0型隔离变压器，输出中性点接地，Y/YY/Y型变压器旁路反灌 会造成DC电压过高危险。UPS加装380V/220V输出隔离变压器：输出容量损失2030 对逆变器有干扰反馈，选用效率高，干扰小变压器。旁路隔离变压器：实现零线电气隔离。第48页/共49页感谢您的观看。第49页/共49页