羅樹軍

黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院 150431

UPS裝置容量研究

羅樹軍

黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院 150431

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，對(duì)設(shè)備的連續(xù)不斷電要求很高。不間斷電源（UPS）可以滿足當(dāng)市電停電時(shí)，給用電設(shè)備供應(yīng)電力，并且提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻和波形失真度很小的正弦交流電。UPS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)很精密，使市電與電池或變流器之間轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，UPS系統(tǒng)不僅停電時(shí)動(dòng)作，當(dāng)電壓下陷、電壓突波、噪聲干擾、尖波、高（低）電壓瞬時(shí)，設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)，UPS系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)穩(wěn)壓濾除噪聲，給用電設(shè)備提供高質(zhì)量可靠的交流電。

UPS；原理；設(shè)備選擇；電源系統(tǒng)

1、UPS的工作原理。根據(jù)工作方式，UPS分為在線式UPS和后備式UPS兩類

（1）在線式的UPS由整流器、逆變器、蓄電池組、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。正常工作時(shí)，市電經(jīng)整流器變成直流電后，再經(jīng)逆變器變換成高質(zhì)量的正弦交流電供給負(fù)載。當(dāng)市電出現(xiàn)斷電時(shí)，蓄電池組向逆變器供電，逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成交流電保證負(fù)載不斷電，并保證負(fù)載一段時(shí)間的正常工作。在線式UPS的優(yōu)點(diǎn)是：處于穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電狀態(tài)，輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，波形畸變小，供電質(zhì)量?jī)?yōu)于后備式UPS，大功率有電設(shè)備，均使用在線式UPS。在線式UPS的缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。如圖1-1，在線式UPS結(jié)構(gòu)框圖

（2）后備式的UPS由充電器、蓄電池組、逆變器、交流穩(wěn)壓器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成。市電正常時(shí)，逆變器不工作，市電經(jīng)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)向負(fù)載供電，同時(shí)充電器電路工作，給蓄電池組充電。當(dāng)市電掉電時(shí)，逆變器啟動(dòng)工作，把蓄電池供給的直流電變換成穩(wěn)壓穩(wěn)頻的變流電，同時(shí)轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開市電通路，接通逆變器，向負(fù)載供電，并維持一定的時(shí)間，減少停電帶來的損失。后備式UPS的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行效率高，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：輸出電壓穩(wěn)壓精度差，轉(zhuǎn)換時(shí)間長(zhǎng)。后備式UPS用在2KVA及以下的小功率用電設(shè)備中，如圖1-2，后備式UPS結(jié)構(gòu)框圖。

2、UPS的功能要求

(1)靜態(tài)旁路開關(guān)的切換時(shí)間一般為2-10ms，UPS的后備時(shí)間一般為5—10min。當(dāng)逆變器裝置發(fā)生故障或者需要停電檢修時(shí)，應(yīng)能夠使靜態(tài)旁路開關(guān)切換到市電備用電源并正常供電，當(dāng)負(fù)載回路發(fā)生過載或者短路時(shí)，負(fù)載電流超過設(shè)定值，靜態(tài)旁路開關(guān)切換到市備用電源，增大短路電流值，使保護(hù)裝置動(dòng)作，防止故障加大。當(dāng)故障排除后，再啟動(dòng)逆變器裝置供電。帶有頻率跟蹤功能的UPS裝置，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)超過設(shè)定值時(shí)，UPS能夠自動(dòng)與電網(wǎng)解列，當(dāng)電網(wǎng)的頻率和電壓恢復(fù)到正常范圍時(shí)UPS能夠自動(dòng)并網(wǎng)供電，減少各次諧波對(duì)電力網(wǎng)功率因數(shù)的污染，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。(2)當(dāng)使用旁路供電通道供電時(shí)，逆變器的頻率和相位要與市電鎖相保持同步。(3)三相UPS輸出負(fù)荷不平衡度，既三相UPS中最大一相和最小一相負(fù)載的基波（工頻50Hz）方均根電流的差值，不應(yīng)超過UPS額定電流的25%，最大相的線電流不應(yīng)超過其額定值。(4)三相UPS輸出系統(tǒng)輸出電壓的不平衡系數(shù)(負(fù)序分量與正序分量之比)不應(yīng)超過5%。輸出電壓的總波形不應(yīng)超過5%（單相輸出不應(yīng)超過10%）

3、UPS設(shè)備的容量選擇

(1)UPS設(shè)備輸出功率（視在功率），按下列條件選擇，當(dāng)UPS給電子計(jì)算機(jī)設(shè)備供電時(shí)，單臺(tái)UPS的輸出功率應(yīng)大于等于電子計(jì)算機(jī)所有設(shè)備額定功率（視在功率）總和的1.5倍。UPS給其他用電設(shè)備供電時(shí)，應(yīng)達(dá)到最大計(jì)算負(fù)荷的1.3倍。負(fù)荷的最大沖擊電流要小于等于UPS設(shè)備的額定電流的150%。

(2)UPS供電時(shí)間，要按下列條件選擇，為了保證用電設(shè)備能夠按照正常操作順序進(jìn)行停機(jī)，蓄電池的額定放電時(shí)間需按停機(jī)所需最長(zhǎng)時(shí)間來確定，可取8—15min。當(dāng)供電系統(tǒng)中有備用電源時(shí)，為了保證用電設(shè)備供電的可靠性和連續(xù)性，蓄電池的額定放電時(shí)間應(yīng)按等待備用電源啟動(dòng)正常投入供電的來時(shí)間考慮，可取10—30min。當(dāng)備用電源中設(shè)有應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組時(shí)，UPS供電時(shí)間可以適當(dāng)減少一點(diǎn)。當(dāng)用電設(shè)備有特殊要求條件時(shí)，蓄電池額定放電時(shí)間要根據(jù)負(fù)荷特性來確定，以保證電設(shè)備能夠連續(xù)工作。

4、UPS系統(tǒng)類型。根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性、連續(xù)性、穩(wěn)定性和電源諸參數(shù)質(zhì)量的要求，不間斷電源UPS宜采用以下集中類型

(1)單一式UPS電源系統(tǒng)

各種UPS系統(tǒng)類型有不同的特點(diǎn)。單一式不間斷電源系統(tǒng)，因只有一個(gè)UPS電源設(shè)備，用于系統(tǒng)容量較小，可靠性要求不高的場(chǎng)所。冗余式不間斷電源系統(tǒng)，因UPS電源設(shè)備中增設(shè)一個(gè)或幾個(gè)UPS電源裝置作備用，確保了供電的連續(xù)性用于系統(tǒng)容量較小系統(tǒng)中。并聯(lián)式不間斷電源系統(tǒng)，可組成大型UPS供電系統(tǒng)，供電可靠性高，運(yùn)行比較靈活，便于檢修。并聯(lián)冗余式不間斷電源系統(tǒng)，可組成大型UPS供電系統(tǒng)，供電可靠性高，運(yùn)行靈活，便于檢修，用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、銀行的清算中心等重要場(chǎng)所。

結(jié)論

UPS主要用于中斷供電時(shí)間不允許超過豪秒級(jí)的不允許中斷供電的，用電負(fù)荷，為監(jiān)控中心、消防中心，實(shí)時(shí)性計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，銀行清算中心、證券交易系統(tǒng)等提供服合容量要求的高品的無時(shí)間中斷的交流電源。

[1]任元會(huì)等.《注冊(cè)電氣工程師專業(yè)復(fù)習(xí)指導(dǎo)書》.中國(guó)電力出版社，2010年

[2]《民用建筑電氣設(shè)計(jì)計(jì)算及示例》.中國(guó)計(jì)劃出版社，2012年

[3]《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》.第三版式.中國(guó)電力出版社，2008年

[4]《變頻器原理與應(yīng)用》.國(guó)防科技大學(xué)出版社，2009年