UPS在工程中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2017-07-06 瀏覽：5261次

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用，一些重要場(chǎng)所：如金融、信息、通訊、公共設(shè)備控制，對(duì)電源可靠性、穩(wěn)定性要求高，超大規(guī)模集成電路制造等產(chǎn)業(yè)對(duì)電源也有相當(dāng)高要求。電壓偏移、電壓波形畸變、斷電持續(xù)等電源質(zhì)量降低將產(chǎn)生嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，上述場(chǎng)所的關(guān)鍵設(shè)備大多采用LIPS供電 。

UPS 的類型

通常設(shè)備根據(jù)電源可靠性、功能要求、使用方便等要求，盡可能經(jīng)濟(jì)的選擇UPS。根據(jù)不同負(fù)荷特性選擇不同類型UPS。從實(shí)用性、選擇方便易行出發(fā)，UPS可分三類

1)單一運(yùn)行，備份運(yùn)行

2)有旁路轉(zhuǎn)換、無旁路轉(zhuǎn)換

3)平時(shí)逆變器運(yùn)行。平時(shí)市電運(yùn)行。

2 UPS特點(diǎn)

1)單一運(yùn)行UPS，用于一般重要負(fù)荷；用于輸人、輸出頻率不同，或者對(duì)市電有無影響不大，對(duì)頻率精度要求很高的負(fù)荷。

2)備份運(yùn)行UPS，使用多臺(tái)不停電裝置，具有備份功能，當(dāng)部分發(fā)生故障，其它正常部分向負(fù)荷供電，用于特別重要負(fù)荷。

3)有旁路轉(zhuǎn)換UPS，負(fù)荷可由市電和逆變器供電，提高供電可靠性。多數(shù)UPS設(shè)置旁路。

4)無旁路轉(zhuǎn)換UPS，用于輸入、輸出頻率不同，或?qū)κ须婎l率、電壓精度要求高的負(fù)荷。

5)平時(shí)逆變器運(yùn)行，負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量要求高，不受市電，電源電壓、頻率的影響。

6)平時(shí)市電運(yùn)行，負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量要求不高，對(duì)可靠性要求高，不變換運(yùn)行效率高。使用時(shí)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)三種運(yùn)行方式組合應(yīng)用。

3供電系統(tǒng)選擇UPS的原則

3．1負(fù)荷的重要性

　　電源是否存在潛在異常。原則上不存在電源異常是不需要設(shè)置UPS的。負(fù)荷是否重要是根據(jù)電源異常導(dǎo)致的負(fù)荷部分受損而決定的。受損包括直接損失和間接損失。直接損失包括生產(chǎn)線上的不良產(chǎn)品，科技研發(fā)重要數(shù)據(jù)丟失。間接損失包括恢復(fù)供電需要時(shí)間，社會(huì)信譽(yù)。根據(jù)受損大小，衡量UPS系統(tǒng)總投資，為了提高可靠性是否采用UPS，采用UPS是否設(shè)置備份及旁路，確定運(yùn)行方式。

3．2電源質(zhì)量對(duì)負(fù)荷的影響

　　電源質(zhì)量對(duì)負(fù)荷的影響包括：電源電壓允許壓降范圍及持續(xù)時(shí)間；日常電壓失真范圍、頻率精度。負(fù)荷對(duì)電源質(zhì)量承受力強(qiáng)，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)提高可靠性降低成本，比如增加旁路時(shí)采用一般為0．02~0．2S瞬時(shí)停電轉(zhuǎn)換方式。日常電壓失真，頻率精度一般不是特殊負(fù)荷，市電電源下足夠運(yùn)行，一般不需考慮電源對(duì)負(fù)荷的影響。對(duì)電源電壓瞬時(shí)降低和斷電敏感的計(jì)算機(jī)，即使電源電壓降低10％半個(gè)周期就會(huì)產(chǎn)生影響。則需要提供優(yōu)質(zhì)電源。

3．3 UPS容量選擇

　　根據(jù)下列因素，特性、計(jì)算負(fù)荷、沖擊電流、峰值電流、過載能力、負(fù)荷突變狀況選擇UPS容量。有效負(fù)荷容量用下述數(shù)值作補(bǔ)償。

1)關(guān)于沖擊電流：

　　能承受峰值電流的UPS計(jì)算容量=有效負(fù)荷容量 X沖擊電流（大值）/UPS額定電流，其值一般為有效容量的5~10倍。

　　負(fù)載投入電源，產(chǎn)生相當(dāng)大沖擊電流，特別是計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備。在UPS供電時(shí)，為降低UPS容量，運(yùn)行時(shí)負(fù)載依次投入或選擇UPS市電運(yùn)行；當(dāng)電流回復(fù)到額定電流值以下，不停電轉(zhuǎn)換到整流器，逆變器供電。

2)關(guān)于峰值電流：

能承受峰值電流的UPS

容量=有效負(fù)荷容量 X峰值電流（大值）/UPS額定電流

峰值容量一般為有效容量2倍

峰值系數(shù)為2．5以上的UPS，峰值電流承受能力為250％PA上，一般不超出UPS額定容量．可以直接采用，不需補(bǔ)償。

3)關(guān)于過載：

　　UPS過載能力一般在有效負(fù)荷的1．1倍以上，負(fù)荷過載超過1．1倍應(yīng)對(duì)UPS進(jìn)行保護(hù)。

4)負(fù)荷突變：

　　多數(shù)UPS負(fù)荷突變0"100％范圍內(nèi)，輸出電壓波動(dòng)可以控制在_10％l~A內(nèi)。所以對(duì)有效負(fù)荷容量可以不作補(bǔ)償。

5)發(fā)電機(jī)-UPS配合：

　　在某些場(chǎng)所中UPS在市電停電后轉(zhuǎn)換至自備發(fā)電機(jī)供電。在自備發(fā)電機(jī)供電時(shí)，應(yīng)能提供UPS啟動(dòng)時(shí)大沖擊電流，而不會(huì)影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行。

a、選擇整流設(shè)備較低啟動(dòng)電流UPS。例如12脈沖整流器，則自備發(fā)電機(jī)容量應(yīng)該是整流器的2倍。

b、選擇幾組UPS并聯(lián)，分組延時(shí)啟動(dòng)?？梢岳镁哂行逼聠?dòng)功能組合在一起，避免所有UPS同時(shí)啟動(dòng)產(chǎn)生沖擊電流過大。

c、選擇有整流器充電器輸人功率可控制的UPS，使整流器充電器輸入部分功率，不足功率由電池提供。

d、選擇有限制充電電流功能的UPS。使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，限制充電，設(shè)置充電電流值為0安培。即在發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)可以停止充電，從而減少UPS從發(fā)電機(jī)吸收功率。

4 uPs應(yīng)用實(shí)例

圖1正常由市電供電，在市電故障時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到電池供電。用于輸入輸出頻率不同，不含旁路電源。

圖2正常由整流器和逆變器模塊供電。如果主電源故障，負(fù)載則不間斷地轉(zhuǎn)換到由電池供電，僅在逆變器故障或電池放電終了，負(fù)載將轉(zhuǎn)換到旁路供電。

圖3：正常旁路電源在允許范圍內(nèi)，則采用電源供電，以提高效率。如果旁路電源超出范圍，系統(tǒng)自動(dòng)的轉(zhuǎn)換到整流器和逆變器模塊供電，如果上述兩個(gè)電源都超出范圍，則轉(zhuǎn)換到電池供電。

圖4：每臺(tái)UPS容量相同且平均分擔(dān)相等負(fù)載，負(fù)載功率小于或等于單臺(tái)UPS的額定功率。如果一臺(tái)UPS故障，另一臺(tái)能繼續(xù)供電給全部負(fù)荷，冗余并聯(lián)UPS增加整個(gè)UPS系統(tǒng)供電可靠性。

圖5：并聯(lián)UPS系統(tǒng)由相同的單機(jī)和公共外部手動(dòng)維修旁路。這種并聯(lián)連接是為了增加UPS總?cè)萘客瑫r(shí)提供冗余配置。比如3臺(tái)相同容量UPS并聯(lián)，如果1臺(tái)故障，可由另外兩臺(tái)UPS向全部負(fù)載供電?？捎?/span>1／3冗余度。

圖6：由一臺(tái)UPS作為另一臺(tái)UPS的備份，如果主用UPS故障，靜態(tài)開關(guān)將負(fù)載轉(zhuǎn)到備用UPS上，提供電源高可靠性。