东方集团UPS电源工程师培训..

,东方集团公司,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,东方集团,UPS,电源工程师培训,UPS根底学问,东方集团技术培训中心,根本公式,欧姆定律,U=IR,电 压 =电 流 电 阻,伏特=安培 欧姆,正弦电流,T,Imax,数值大小和方向都按正弦波的规律,周而复始循环变化的电流,i=Imax(sin2ft+),正弦电流的三要素：,幅值,Imax,或有效值,Irms,Irms=Imax/2,频率,f,或周期,T,f=1/T,相角,三相沟通电路,对称的三相沟通电路,有效值相等，频率相等，相位相差120度,三相负载,星形连接的负载,线电压和相电压间的关系是ULL=3ULN=1.732ULN,以市电电压为例，,单相电压220V,相间电压2201.73=380V,假设总负载15KVA对称负载,则：每相负载15/3=5KVA,相电流=5000/220=22.73A,L1,L2,L3,N,380V,380V,220V,基波与谐波,基波：频率,f,为,50H,Z,的正弦波；,谐波：频率为基波的倍数的正弦波,2,次谐波,f=2*50H,Z,3,次谐波,f=3*50H,Z,谐波分为电压谐波和电流谐波,电流谐波：主要由非线性负载产生，例如开关电源；晶闸管、整流器等。,电流谐波会导致电压谐波,在基波上叠加谐波,=,波形会发生畸变,基波与谐波,无功和高次谐波电流对电网造成的危害：,增加电网容量和配置,导致电网电压畸变，严峻干扰其他用电设备,导致变压器等电气设备损耗增大，过热，绝缘老化，降低寿命,引起计算机等周密电子设备运行不正常,引起异步电机振动加剧，噪声增大,对通讯线路、测量线路产生辐射干扰,影响电能计量精度,。,根本概念,整流：沟通AC 直流DC,逆变：沟通AC 直流DC,串联,并联,根底学问,视在功率S单位：VA,指负载从沟通电源吸取电流有效,值与电源电压有效值的代数乘积。,有功功率P单位：W,指负载从沟通电源吸取的全部用,以做功消耗的功率。,无功功率Q单位：Var,指在沟通电源与负载之间来回转换，,但不被负载消耗的那局部功率。,功率因数cos,指负载从沟通电源吸取的有功功率,与视在功率的比。,S=UI,COS=P/S,S=P+Q,2 2 2,专业名词,UPS的容量,指UPS的额定输出规模，通常用VA表示，用以说明UPS额定工作满载时输出的视在功率的值。,UPS的输入功率因数,指UPS作为电网的负载，表现出的功率因数。即UPS从电网吸取的有功功率与视在功率的比。,UPS的输出功率因数,一般指UPS的有功功率与视在功率之比，其大小由负载性质打算,UPS的效率,指UPS输出的有功功率在全部输入的有功功率中占的成分，它标志着UPS本身损耗的大小。,专业名词,输出电压稳定精度,指在市电逆变供电时，当输入电压在设计范围内变化，以及负载在满载负荷内100%变化时，输出电压的变化量与额定值的百分比。负载对此项指标的要求并不高，以计算机类的负载为例，由于机内大多是配置了开关型的直流电源，它容许输入电压在20-30%范围内变化。,输出电压波形失真度,所谓波形失真度是指计算机输入沟通电压中全部高次谐波有效值之和与基波有效值的百分比，数据说明，波形失真度小于10%的状况下就可以满足计算机的要求。,输出电压频率稳定精度电池供电时,UPS输出电压频率的变化量与额定频率50HZ的百分比。,专业名词,输出电压切换时间,市电掉电时UPS由市电逆变供电或市电稳压直接供电转换为电池逆变供电过程中，UPS的输出可能消失的短时间的断电时间。,输出电流峰值系数,输出电流峰值与电流基波有效值的比值。典型值为34，大小由负载打算。该指标主要用来衡量UPS的输出力量,输入电流的谐波成分,输入电流的谐波成分形成的输入功率是无功的，它是造成UPS输入功率因数低的一个重要的因数，可对电网电压造成严峻污染。,频率跟踪速率,当市电频率变化时，逆变器工作频率跟踪市电频率变化响应力量。,专业名词,电压浪涌,指一个或多个周期电压超过额定电压值的110%,电压尖峰,指在二分之一周至100ms期间内叠加的电压脉冲,噪声电压,是指叠加在工频电压上的低幅度、频率范围很宽的高频重量,过压,指超出电网电压正常有效值肯定百分比的稳定电压,电压跌落,指一个或多个周期电压低于80%85%额定电压有效值,欠压,指低于正常电压有效值肯定百分比的稳定低电压,电源中断,指超过一个周期的无电压状态,工频机与高频机,工频,稳定性好，牢靠性高,体积大，重量重,功耗大，效率不高,高频,牢靠性不高，功率器件瞬间承受大负载冲击，功率器件易损坏。,体积小，重量轻,效率高,工频机构造简洁，但是输入输出变压器体积大，同时对于市电和负载变化的动态响应差，为了消退高次谐波，其输出滤波器体积也大。高频机是目前普遍承受的，自关断器件的应用打算了其主电路简化，同时提高了工作频率，降低了换流损耗，提高了逆变器的工作效率。,UPS,概念变化,UPS,(Uninterruptable Power Supply),不连续电源为重要部门电网掉电供给持续供电保障,50-70%都为电源故障，停电占百分之几,对于供电质量提出了更高的要求,UPS,(Uninterruptable Power System),产品系统，高牢靠、高性能、高度自动化的供电中心,主机运行高效、高牢靠、适应性强电网、负载,高可用性和可维护性,很强的网络爱护功能,UPS,分类,按电路主构造分类:,后备式在线互动式在线式双逆变电压补偿在线式,从后备时间分类:,标准机长效机,按输入输出方式分类:,单相输入/单相输出三相输入/单相输出三相输入/三相输出,从输出波形分类:,方波正弦波,从输出容量分类:,微型 小于或等于1KVA,小型大于1KVA，小于或等于5KVA,中型大于5KVA，小于或等于30KVA,大型大于30KVA,UPS,作用,解决公共电网存在的问题：,a.实现双路电源的不连续相互切换。b.隔离作用：将瞬间连续、谐波、电压波,动、频率波动及电压噪声等电网干扰阻,挡在负载之前。c.电压变换/稳压作用。d.频率变换/稳频作用。e.供给肯定的后备时间。,影响,UPS,运行的几种市电问题,电涌power surges：指输出电压有效值高于额定值110，而且持续时间达一个或数个周期。电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时，电网因突然卸载而产生的高压。,高压尖脉冲high voltage spikes：指峰值达6000v，持续时间从万分之一秒至二分之一周期10ms的电压。这主要由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。,暂态过电压switching transients：指峰值电压高达 20230V，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要缘由及可能造成的破坏类似于高压尖脉冲，只是在解决方法上会有区分。,电压下陷(power sags：指市电电压有效值介于额定值的80至85之间的低压状态，并且持续时间达一个到数个周期。大型设备开机，大型电动机启动，或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。,电线噪声electrical line noise：系指射频干扰(RFI)和电磁干扰EFI以及其它各种高频干扰。马达的运行、继电器的动作、马达掌握器的工作、播送放射、微波辐射、以及电气风暴等，都会引起线噪声干扰。,频率偏移frequency variation：系指市电频率的变化超过3Hz以上。这主要由应急发电机的不稳定运行，或由频率不稳定的电源供电所致。,持续低电压brownout指市电电压有效值低于额定值，并且持续较长时间。其产生缘由包括：大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载。,影响,UPS,运行的几种市电,现象,电压低 市电停电 谐波干扰 频率波动,高电压尖峰 线路噪声 电压波动 瞬态尖峰 电压浪涌,衡量,UPS,的优劣,UPS主机要对电网环境有较强的适应力量,要留意UPS对各种负载的适应力量,提高电池性能，加强对电池的治理,系统配置的敏捷性和冗余功能,智能化和网络爱护力量,对UPS硬件系统的考察,UPS原理根本分类,后备式offline,在线互动式lineinteractive,双变换在线式online,后备式offline,智能调压,充电器,DC,AC,Vin,输出转换开关,后备式特点,效率高达98%,UPS本身不产生附加输入功率因数、谐波电流,市电存在，输出力量强,存在转换时间4ms左右，满足一般负载要求,电压稳定精度不高,输出转换开关，受切换电流力量和动作时间限制，功率做不大,在线互动式lineinteractive,输入开关,智能调压,AC,DC,Vin,在线互动式特点,效率高达98%,UPS本身不产生附加输入功率因数、谐波电流,市电存在，输出力量强,存在很短的转换时间,电压稳定精度不高,逆变器同时有充电功能，节省UPS后备附加充电器,双变换在线式online,Vin,Vout,旁路开关,AC,AC,DC,DC,双变换在线式特点,供给高质量的电源,市电掉电，无任何转换时间,UPS功率余量有限,输入功率因数低THD高,整机效率不高,UPS的牢靠性与可用性,MTBF平均无故障时间,MTTR故障恢复时间,MTBF+MTTR一个服役周期,A可用性,MTBF即为牢靠性，提高A，增大MTBF，减小MTTR,MTBF,MTTR,T年,A=MTBF/MTBF+MTTR,A=1/1+MTTR/MTBF,MTBF=,，,A=100%,MTTR=0,，,A=100%,牢靠性和可用性提高,提高牢靠性,元器件的选用,UPS的拓扑构造,UPS的制造工艺,并机、冗余技术,提高可用性,现场修理时间TR,UPS治理响应时间TM,UPS技术效劳系统TS,电源系统实现冗余的几种方式,单机,/,并机满载冗于,Input,Output,Static Bypass,Bypass Panel,电源系统实现冗余的几种方式,隔离冗余方式 串联并机,主输出,主机,从机,修理旁路,静态旁路,静态旁路,修理旁路,主输入,旁输入,主输入,隔离冗余方式 串联并机,隔离冗余热备份即串联冗余 UPS热备份即UPS串联冗余，有主机和从机之分。其根本原理是：主机正常时100%地担当负载电流，故障时由从机供给后备电源。由于备用UPS是在主机旁路处在等待工作状态，故称为热备份。,缺点：1主机静态开关发生故障时，将可能中断整个系统供电，消失瓶颈故障。2在市电故障，市电超限时，由于UPS封锁旁路，所以主、从机无法切换，造成热备份失效。3备机长期处于备用状态，电池也长期处于浮充状态，影响电池寿命。4目前尚无一个简洁的方式实现“互为热备份“。,电源系统实现冗余的几种方式,并联冗余方式,主输入,主输出,主旁路,负载全部转移此机,并联冗余方式一,并联冗余是将多于两台同型号、同功率的UPS，通过并机柜、并机模块或并机板，把输出端并接而成。,目的是为了共同分担负载功率，其根本原理是：正常状况下，两台UPS均由逆变器输出，平分负载和电流，当一台UPS故障时，由剩下的一台UPS担当全部负载。,三机并联也是常用的一种方式。,例：60KVA的负载，三台30KVA并联，一台UPS消失故障，另两台UPS仍旧可以担当全部负载，此为N+1并联冗余，还有N+2、+3等。,并联冗余的本质，是UPS均分负载。,并联冗余方式二,要实现并联冗余，必需解决以下技术问题：1各UPS逆变器输出波形保持同相位、同频率；2各UPS逆变器输出电压全都；3各UPS必需均分负载；4UPS故障时能快速脱机。,并联冗余的缺点：1由于要求功率均分，因而调试困难。有些品牌UPS要在满负载运行时调整功率均分。另外：输入、输出线长、线径都是影响均分的因素。2并机柜系统如发生故障，将中断整个系统供电瓶颈故障。,承受DSP掌握技术，具有超群的冗余并联运行技术,承受DSP技术并机,1并机运行的UPS独立掌握电压与相位，没有公共掌握局部，不存在瓶颈故