UPS在工程中的應用

發(fā)布時間：2017-07-06 瀏覽：5785次

隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展計算機廣泛應用，一些重要場所：如金融、信息、通訊、公共設備控制，對電源可靠性、穩(wěn)定性要求高，超大規(guī)模集成電路制造等產(chǎn)業(yè)對電源也有相當高要求。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)生嚴重經(jīng)濟損失和社會影響，上述場所的關鍵設備大多采用LIPS供電 。

UPS 的類型

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

1)單一運行，備份運行

2)有旁路轉(zhuǎn)換、無旁路轉(zhuǎn)換

3)平時逆變器運行。平時市電運行。

2 UPS特點

1)單一運行UPS，用于一般重要負荷；用于輸人、輸出頻率不同，或者對市電有無影響不大，對頻率精度要求很高的負荷。

2)備份運行UPS，使用多臺不停電裝置，具有備份功能，當部分發(fā)生故障，其它正常部分向負荷供電，用于特別重要負荷。

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

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荷。

5)平時逆變器運行，負荷對電源質(zhì)量要求高，不受市電，電源電壓、頻率的影響。

6)平時市電運行，負荷對電源質(zhì)量要求不高，對可靠性要求高，不變換運行效率高。使用時根據(jù)負荷性質(zhì)三種運行方式組合應用。

3供電系統(tǒng)選擇UPS的原則

3．1負荷的重要性

　　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置UPS的。負荷是否重要是根據(jù)電源異常導致的負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。間接損失包括恢復供電需要時間，社會信譽。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是否設置備份及旁路，確定運行方式。

3．2電源質(zhì)量對負荷的影響

　　電源質(zhì)量對負荷的影響包括：電源電壓允許壓降范圍及持續(xù)時間；日常電壓失真范圍、頻率精度。負荷對電源質(zhì)量承受力強，可以簡化系統(tǒng)提高可靠性降低成本，比如增加旁路時采用一般為0．02~0．2S瞬時停電轉(zhuǎn)換方式。日常電壓失真，頻率精度一般不是特殊負荷，市電電源下足夠運行，一般不需考慮電源對負荷的影響。對電源電壓瞬時降低和斷電敏感的計算機，即使電源電壓降低10％半個周期就會產(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、計算負荷、沖擊電流、峰值電流、過載能力、負荷突變狀況選擇UPS容量。有效負荷容量用下述數(shù)值作補償。

1)關于沖擊電流：

　　能承受峰值電流的UPS計算容量=有效負荷容量 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。

　　負載投入電源，產(chǎn)生相當大沖擊電流，特別是計算機及外圍設備。在UPS供電時，為降低UPS容量，運行時負載依次投入或選擇UPS市電運行；當電流回復到額定電流值以下，不停電轉(zhuǎn)換到整流器，逆變器供電。

2)關于峰值電流：

能承受峰值電流的UPS

容量=有效負荷容量 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，不需補償。

3)關于過載：

　　UPS過載能力一般在有效負荷的1．1倍以上，負荷過載超過1．1倍應對UPS進行保護。

4)負荷突變：

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

5)發(fā)電機-UPS配合：

　　在某些場所中UPS在市電停電后轉(zhuǎn)換至自備發(fā)電機供電。在自備發(fā)電機供電時，應能提供UPS啟動時大沖擊電流，而不會影響發(fā)電機運行。

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

b、選擇幾組UPS并聯(lián)，分組延時啟動。可以利用具有斜坡啟動功能組合在一起，避免所有UPS同時啟動產(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)電機啟動運行時，限制充電，設置充電電流值為0安培。即在發(fā)電機運行時可以停止充電，從而減少UPS從發(fā)電機吸收功率。

4 uPs應用實例

圖1正常由市電供電，在市電故障時自動轉(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)自動的轉(zhuǎn)換到整流器和逆變器模塊供電，如果上述兩個電源都超出范圍，則轉(zhuǎn)換到電池供電。

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

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

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