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第六章 交流不间断电源 （讲师用PPT）,中国网通（集团）有限公司 2006年12月,中国网通运维人员岗位培训丛书动力专业,内部资料 注意保密,第六章 交流不间断电源,第二节 逆变器,第一节 UPS电源,第六章 交流不间断电源,第二节 逆变器,第一节 UPS电源,第一节 UPS电源,第一节 UPS电源 交流不间断电源设备有逆变器和UPS两种，小容量设备可采用逆变器或UPS，大容量设备一般都采用UPS。UPS是英文Uninterruptible Power System的缩写，即不间断电源系统，但人们一般习惯将其简称为UPS电源。UPS电源不仅能提供不间断的交流电源，还具备对交流市电电源进行净化的功能。UPS电源广泛应用于计算机机房、数据（网管）中心等场所。在电信网络中，UPS电源设备主要用于为数据网络设备、智能网设备、支撑系统、增值业务系统、网管系统等供电。,第一节 UPS电源,1.1 UPS的分类 对UPS的电路结构形式进行分类的方法很多，常见分类如下： 按换能方式可分为：旋转式、静止式和动静式。旋转发电机式是一种把机械能变为电能的装置，其不间断的方式有飞轮储能式、液体势能储能式和电化学储能式3种；静止变换式是一种利用电子元器件的工作将化学能变为电能的静止式换能方式；动静结合式是一种将燃油发电机和电子电路混合应用的结构。,第一节 UPS电源,按输出波形分为：方波（准正弦波）、阶梯波和正弦波。 按输出电压的相数可分为：单相和三相。 按输入输出的方式可分为：单进单出、三进单出、三进三出。 按不停电供电方式可分为：后备式、在线式和在线互动式。 以上分类方法，有的反映了UPS技术发展的阶段性，有的反映了技术实现的手段。当然，UPS各种分类方法也在一定程度上体现了UPS的不同性能和不同应用场合。,第一节 UPS电源,1.2 常用UPS结构形式及特点 当前市场上普遍应用的主流产品是静止变换型UPS，包括后备式，在线互动式和在线式。这里仅就这三种电路形式的UPS的电路结构、功能部件和性能特点进行扼要说明和比较。,第一节 UPS电源,1.2.1后备式 1、功能部件： ( l ）充电器：市电正常时，对蓄电池充电并浮充，如果是长延时UPS ，就要求它有较强的充电能力，或者外加相应容量的附加充电器。 ( 2 ) DC -AC 逆变器：市电正常时，逆变器不工作；市电掉电时，由它将直流电压（电池供给）变成符合负载要求的交流电压，电压波形有方波、准方波、正弦波三种形式。 ( 3 ）输出转换开关：市电正常时，接通输入电源向负载供电；市电掉电时，断开电网，接通逆变器，继续向负载供电。,图1.1 后备式电路 结构框图,第一节 UPS电源,2、性能特点： ( l )当市电正常时，效率高，可达98 以上。 ( 2 )当市电正常时，输入功率因数和输入电流谐波取决于负载电流，UPS 本身不产生附加输入功率因数和谐波电流失真。 ( 3 )当市电正常时，输出能力强，对负载电流波峰系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等都没有严格的限制。 ( 4 )当市电正常时，输出电压精度和稳定度差，但能满足一般负载的供电要求。 ( 5 )市电掉电时，输出有转换时间，一般可做到4-10ms 左右。 ( 6 )当市电正常时，整机要靠附加滤波电路提高UPS 双向抗干扰功能。 ( 7 )电路简单、成本低、可靠性高。 ( 8 )输出转换开关受切换电流能力和动作时间的限制，UPS 输出功率做大有一定困难，一般多在2kVA 以下。,第一节 UPS电源,1.2.2 在线互动式,图1.2 在线互动式结构框图,第一节 UPS电源,1、部件功能： (1)输入开关：市电正常时，开关导通；市电掉电时，开关自动断开，防止逆变器向电网馈电。 (2)智能调压：市电正常时，可调节稳定输出电压。 (3)DC/AC双向工作：此逆变器可双向工作，当市电正常时，逆变方向是AC-DC ，给电池充电并浮充；市电掉电后，逆变方向为DC-AC ，由电池供电，保持UPS 继续向负载供电。,第一节 UPS电源,2、性能特点： (1)当市电正常时，效率高，可达98以上。 (2)当市电正常时，输入功率因数和输入电流谐波成分取决于负载电流，UPS 本身不产生附加谐波电流失真，不会使输入功率因数下降。 (3)当市电正常时，输出能力强，对负载电流峰值系数、浪涌电流系数、输出功率因数、过载等都没有严格地限制。 (4)市电掉电时，因为输入开关存在开断时间，致使UPS 输出仍有转换时间，但比后备式要小。,第一节 UPS电源,(5)输出电压精度和稳定度小于在线式UPS，可以说是一个不稳压的市电电源直接接到了负载上，此时需要根据负载性质来选择； (6)因为输出开关存在断开时间，所以UPS输出仍有转换时间，但比后备式的要短，一般在4-6ms 左右。 (7)电路更简单、成本低、可靠性高。 (8)逆变器同时有充电功能，省掉了后备式UPS 的附加充电器，其充电能力要比附加充电器强得多，当要求长延时供电时，无须再增加机外充电设备。,第一节 UPS电源,1.2.3 传统双变换在线式,图1.3传统双变换在线式UPS的电路结构图,第一节 UPS电源,1、 功能部件 整流器：当市电存在时，实现AC/DC 的转换功能，一方面向DC / AC 逆变器提供能量，同时还向蓄电池充电。由于整流电路把市电输入电流变成脉冲波，输入电流谐波成分大，造成输入功率因数低，因此需要附加奇次谐波滤波器。在三相电路中，可增加一个输入隔离变压器，变压器的次级有两个匝数相同的绕组，一个采用三角形接法，另一个采用星型接法，将这两组分别整流，再配以相应的滤波器，就构成了12 脉冲整流。为了进一步提高输入功率因数，减小对电网的污染，当前在中小功率的传统双变换UPS 中，开始使用高频整流（PFC）电路，可将输入功率因数提高到0.99。,第一节 UPS电源,逆变器：完成DC/AC 的转换功能，向输出端提供高质量电源，无论由市电供电或转由电池供电，逆变器都在线工作。在市电逆变和电池逆变这两种工作状态相互转换时，输出电压切换时间为零。在小功率单相双变换UPS 中，由于电池电压低，逆变器输出需要采用隔离变压器，把电压提升到负载所需要的额定电压220V 。在三相大功率U PS 中，输出DC/AC 逆变器多采用全桥电路，除了提升电压的要求外，还因为全桥电路没有零电位输出，所以必须在逆变器输出端加隔离变压器，变压器初级为三角形接法，分别接在全桥电路的3 个桥臂的中点，次级则用星型接法，形成三相四线制电源供给负载。 静态旁路开关：由正反极性并接的可控硅构成，当逆变器过载或发生故障时，逆变器切断输出，静态开关自动转换接通，由市电直接向负载供电。静态开关为智能型大功率无触点开关，转换时间在2-3ms 。,第一节 UPS电源,2、性能特点 （1）不管有无市电，负载的全部功率都由DC / AC 逆变器提供；保证高质量的电源输出。市电掉电时，输出电压不受任何影响，没有转换时间，具备典型的在线式UPS 功能。 （2）由于负载功率100 都由逆变器负担，因而UPS的输出能力不理想，对负载提出限制条件，如负载电流峰值因数、过载能力和输出功率因数等。 （3）输入可控整流器使UPS 输入功率因数低，一般为0.7-0.8 ，无功损耗大，输入电流谐波成分大于等于30%，对电网产生极大的污染。当然，若使用高频整流技术（功率因数校正技术），可把输入功率因数提高到接近1 ，输入谐波电流也将降到5 以下；若在三相UPS 中用12 脉冲整流只能将输入功率因数做到0.95，电流谐波成分降至10 左右，且成本高。 （4）市电正常时，串联的两个变换器都承担100 的负载功率，所以UPS 整机效率低。,第一节 UPS电源,1.2.4 Delta 变换在线式,图1.4 Delta 变换在线式UPS 的电路结构框图,第一节 UPS电源,l功能部件 （1）Delta 变换器：它是DC/ACC 和AC /DC 双向变换器，工作频率10-15kHz。输出变压器次级串联在UPS 主电路中。 Delta 变换器对UPS 输入电流进行功率因数补偿。它本身等效为一个典型的功率因数补偿电路（PFC ） ，可有效地抑制输出电流谐波成分传输至输入端，在输入电压和输出电流变化的整个范围内，使输入电流为一个与输入电压完全相同的正弦波，输入功率因数为0.99，输入电流的谐波成分在3左右。Delta 变换器与主逆变器一起共同完成对输入电压的补偿，当输入电压高于输出电压的额定值时，Delta 变换器从主电路吸收功率，反极性补偿输入、输出电压的差值；当输入电压低于输出电压额定值时，Delta 变换器向主电路输出功率，正极性补偿输入、输出电压的差值。,第一节 UPS电源,Delta 变换器的输出变压器次级串联在主电路中，以等幅的高频振荡电压波（15kHz）调制输入正弦电压波，形成以输入电压波为载波的包络波形，然后经电感电容滤波形成输出电压。因为Delta 变换器同时受输出电压（实际上是经主逆变器AC /DC 变换后的直流母线电压）和输入电流的反馈控制，所以它在输入电压和输出电流的整个变化范围内，都能抑制负载谐波电流和补偿输入电压。又因为Delta 变换器的工作频率（15kHz）远高于50Hz，所以它对输入电压波形畸变也有理想的补偿校正效果。 另外，Delta 变换器与主逆变器一起完成对电池的充电功能。,第一节 UPS电源,（2）主逆变器：它也是AC/DC 和DC/ AC 双向变换器。它与Delta 变换器一起完成对输入电压差值的补偿。当Delta 变换器对输入电压做正补偿需要向主电路输出功率时，主逆变器由UPS 输入端吸收同等的功率传送到Dclta 变换器；当Delta 变换器对输入电压做负补偿而从主电路吸收功率时，主逆变器将Delta 变换器吸收的功率以电流的形式传送给UPS 的输出端。 主逆变器与Delta 变换器一起完成对电池的充电功能。当Delta 变换器感知电池需要充电时，由主逆变器从UPS 输入端吸收功率做AC/DC 变换后给电池充电。,第一节 UPS电源,主逆变器是一个电压源，与负载并联，随时监测输出电压，并与Delta 变换器一起完成对输出电压的稳定功能，保证UPS向负载提供纯净稳定的正弦波电源。 对负载电流的无功和谐波成分进行补偿，保证实现Delta 变换器对输入电流的功率因数校正功能，使输入电流为与输入电压完全相同的正弦波。 市电掉电时，UPS 全部输出功率由主逆变器电池逆变给出，保证输出电压不间断，切换时间为零。,第一节 UPS电源,（3）静态旁路转换开关；当UPS输出负载过载或逆变器故障等时，UPS由市电逆变输出转为由静态旁路开关直接输出。由于输入、输出电压不存在频差和相差，所以转旁路供电的切换时间接近于零。 （4）主电路静态开关：当UPS 正常工作时，主电路静态开关接通；当市电掉电时，主电路静态开关关断，以防止主逆变器向电网反馈电流。主电路静态开关由两支单向可控硅反向并联组成，并按输入电压波形的正、负半周分别控制导通，再加上输入电流与输入电压不存在相位差，所以主电路静态开关工作安全可靠。,第一节 UPS电源,2、性能特点 主逆变器并接在UPS 输出端，随时监测并控制调整输出电压，输出电性能指标高。市电掉电时，输出电压切换时间为零，具备典型的在线式UPS 功能。 市电正常时，只对输入电压与额定输出电压的差值和输入电压的波形失真进行补偿，主逆变器只承担输出负载的无功功率和部分（20 %）有功功率，Delta 变换器则只承担输出有功功率的20，所以UPS 输出功率余量大，输出能力强，对负载电流峰值系数、启动电流浪涌系数和负载功率因数等反映输出能力的指标，都比传统双变换UPS 放宽很多。,第一节 UPS电源,Delta 变换器等效为一个典型的正弦波电流源，具有理想的双向抗干扰功能，使输入电流是一个与输入电压完全相同的正弦波，输入功率因数为0 .99 ，输入电流谐波成分降到3 % , 消除了UPS 对电网的污染。 市电正常时，由于两个变换器的功率强度只为输出功率的20左右，整机效率高达96% 以上，变换器功率器件损耗小，可靠性必然大幅度的提高。 因为消除了对电网的污染，对电网而言，UPS 相当一个理想的电阻性负载，输入无功功率接近于零，因而有明显的节能和降低供电系统容量配置的效果。,第一节 UPS电源,1.3 UPS电源的组成 UPS电源主要由7部分组成，即输入整流滤波电路、功率因数校正电路、蓄电池组、充电电路、逆变器电路、静态开关电路、控制监测显示及保护电路。 （一）输入整流滤波电路 UPS电源内部蓄电池、逆变器及控制电路均需要直流电，这就要求UPS电源内部必须有整流及滤波电路。整流电路的主要功能是： 1、将交流电变换为直流电； 2、具有输出电压保持能力； 3、抑制电网的干扰信号。,第一节 UPS电源,（二）功率因数校正电路 在UPS电源中，交流输入市电经整流器整流后变换为脉动直流，然后采用大容量的电容器进行滤波，在电容器充电期间势必会形成尖峰脉冲，引起电流波形畸变，从而导致功率因数下降，并产生高次谐波，对电网造成干扰。功率因数校正电路的作用就是提高功率因数，降低谐波干扰，使输入电流成为与输入电压接近同相位的正弦波。 （三）蓄电池组 蓄电池组是UPS的心脏，没有蓄电池组的UPS电源只能称作交流稳压稳频电源。当市电正常时，蓄电池由整流器（独立充电器）对其充电，将电能转化为化学能而储存起来；当市电供应中断时，UPS电源由蓄电池向逆变器供电，此时蓄电池通过放电将化学能转化为电能，保证UPS电源输出的不中断。目前UPS电源中广泛使用的是阀控密封式铅酸蓄电池。,第一节 UPS电源,（四）充电电路 UPS中的充电器将蓄电池放电后损失的能量重新补充，在充电过程中，充电器的控制电路检测整个充电过程，一般在充电阶段是恒流充电过程，随着电池电压的上升，当蓄电池的电压达到浮充电压以后，充电器工作在恒压阶段，直到电池充满为止。因此，充电电路的反馈回路一般有两个，一个作为电流反馈，另一个是电压反馈。主电路一般采用开关型电路，其类型一般有两种：降压电路和升压电路。 （五）逆变电路 UPS逆变器的功能是将由市电整流所得的直流电压或蓄电池电压变换成交流电压。在后备式UPS中其逆变器输出波形一般为准方波，而在在线式UPS中其逆变器输出多为正弦脉宽调制波（PWM），该波形经LC低通滤波器滤波得到标准正弦波。 在线式UPS多采用桥式逆变器，根据要求的不同又分半桥逆变器和全桥逆变器。,第一节 UPS电源,（六）静态开关电路 静态开关是UPS的保护设备和供电转换器件，它一方面保护UPS和负载，另一方面作为市电旁路供电和逆变器供电的转换器件。当UPS输出过载时，为了保护逆变器，通过静态开关将输出由逆变器切换到市电；当逆变器出现故障时，为了保证负载不断电，通过静态开关将输出切换到市电。小型UPS一般采用快速继电器作为静态开关，大中型UPS 则采用一对反向并联的快速可控硅作为静态开关。 （七）控制、监测、显示及保护电路 控制是UPS电源的神经中枢，其输出电压精度高低、波形失真度大小以及可靠性的高低均与控制电路密切相关。控制电路主要有PWM 产生电路、闭环调压电路、同步锁相电路等。为了使UPS 电源可靠工作，它应具有较为完善的保护电路，一般的UPS 电源都具有电池电压过低自动保护电路、逆变器输出过载或短路自动保护电路、逆变器过压输出自动保护电路、市电输入电压过高自动保护电路和UPS电源延迟启动自动保护电路等保护电路。为了随时掌握和了解UPS工作状态和运行情况，UPS电源一般还设有监测电路、显示电路及告警电路。,第一节 UPS电源,1.4 静态在线式UPS的原理 静态双变换在线式UPS的工作原理如图1.5所示,图1.5 静态双变换在线式UPS电源工作原理图,第一节 UPS电源,在双变换 UPS 中，正常工作时只能由逆变器输出，如果出现自动转到静态旁路，逆变器输出关断的情况，那一定有下列情况之一作为触发条件： ( l )逆变器本身功率器件或控制部分出现故障； ( 2 )逆变器自身保护，如功率放大管散热器温度超过90 ； ( 3 )由于外部负载原因的过载、短路等造成的逆变器过流保护等； ( 4 )为保护电池，当电池组欠压时，关闭逆变器。,第一节 UPS电源,当负载侧短路或过载消失后，UPS 会重新切换回逆变器工作，当然此时控制器会记录下这些状态变化，作为故障的分析。 当 UPS 需要维修时，此时仍然不能中断对负载供电，那么就需要用到人工的维修旁路闭合，再断开 UPS 的整流器和静态旁路输入开关。当检修结束，只需按照操作顺序依次闭合相应开关，切断检修旁路开关，UPS 就会自检重新恢复到逆变器工作状态。,第一节 UPS电源,1.5 UPS电源的主要技术要求 1电气性能(见表1.1) 表1.1 UPS电源电气性能表,第一节 UPS电源,第一节 UPS电源,第一节 UPS电源,2 .保护功能 输出短路保护：输出负载短路时，UPS应立即自动关闭输出，同时发出声光告警。 输出过载保护：输出负载超过UPS额定负载时，应发出声光告警；超出过载能力时，应转旁路供电。 过温度保护：UPS机内运行温度过高时，发出声光告警并自动转为旁路供电。 电池电压低保护：当UPS在电池逆变工作方式时，电池电压降至保护点时发出声光告警，停止供电。 输出过欠压保护：UPS输出电压超过设定过、欠电压值时，发出声光告警并转为旁路供电。 抗雷击浪涌能力：UPS应具有防雷装置，能承受模拟雷击电压波形10/700 ，幅值为5kV的冲击5次，模拟雷击电流波形8/20 ，幅值为20kA的冲击5次，每次冲击间隔为1min，设备仍能正常工作。,第一节 UPS电源,3.遥测、遥信性能 UPS应具备RS232或RS485/422标准通信接口，并提供与通信接口配套使用的通信线缆和各种告警信号输出端子。 4.电池组智能管理功能 UPS应具有定期对电池组进行自动浮充、均充转换，电池组自动温度补偿及电池组放电记录功能。 5.外壳防护要求 UPS保护接地装置与金属外壳的接地螺钉间应具有可靠的电气连接，其连接电阻应不大于0.1。,第一节 UPS电源,6.安全要求 绝缘电阻：UPS的输入端、输出端对地施加500V直流电压时，绝缘电阻应大于2M。 绝缘强度：UPS的输入端、输出端对地应能承受50Hz、2000V的交流电压1min，漏电流应小于10mA；或2800V直流电压1min，漏电流应小于1mA，无击穿，无飞弧。 对地漏电流：UPS机壳对地的漏电流应不大于3.5mA。 7.可靠性要求 UPS设备在正常使用环境条件下，平均无故障间隔时间MTBF应不小于100000h(不含蓄电池)。,第一节 UPS电源,1.6 UPS的并机冗余运行方式 在通信局（站）中，通信设备是不允许停电的，为了提高UPS系统的可靠性、便于UPS系统的扩容和定期检修维护，常采用并机冗余运行方式。,第一节 UPS电源,图1.6 由两台UPS电源构成的双机串联备用方式的冗余供电系统,1.6.1双机串联备用方式 双机串联备用方式，又称主从机串联热备份方式或旁路并联方式。,第一节 UPS电源,用于双机串联热备份使用中的两台UPS电源的交流输入必须来自同一相交流市电，这样才能使UPS主机正常工作，而且确保UPS主机在同频率、同相位条件下进行旁路切换。UPS主机逆变器的静态开关是影响串联热备份供电系统可靠性的重要部分，此静态开关一旦发生故障，则主、备用UPS电源均无法为负载供电。,第一节 UPS电源,1.6.2 1 + 1 型直接并联,图1.7 1+1型直接并联方式,第一节 UPS电源,1.6.3 多机直接并联,图1.8 多机直接并机方式,第一节 UPS电源,1.6.4并机柜方式,图 1.9 并机柜方式,第一节 UPS电源,1.6.5主从并联热备份方式,图1.10 带有自动转换柜的并联热备份系统,第一节 UPS电源,1.7 双母线UPS供电系统 目前，通信设备通常采用N+1并联冗余的交流不间断供电系统，系统可靠性较高，但是距离通信设备100%的高可用度要求还有一定差距。双总线UPS供电系统的出现和应用，给通信设备提供了一个较为满意的解决方案。 双母线UPS供电系统的结构通常有两种形式，一种是具有负载切换开关加负载同步控制器的双母线UPS供电系统，另一种是完全独立的双母线UPS供电系统。,第一节 UPS电源,1.7.1 具有负载切换开关加负载同步控制器的双母线UPS供电系统,图1.11 具有负载自动切换开关负载同步控制器的双母线UPS供电系统,第一节 UPS电源,（1）双母线输入供电系统 正常工作时，两路稳定可靠的市电电源一、二分别作为UPS 21并联冗余系统一和系统二的主用市电电源；同时，市电电源一、二分别担负着UPS 21并联冗余系统二和系统一备用市电电源的任务。在运行中，如果主用市电电源停电，ATS就会按照“先断后通”的工作方式将备用市电电源送到该套UPS并联冗余系统的输入开关柜上。油机电源在两路市电均停电时作为后备电源使用。显然，通过这种双母线输入方式，两套UPS 21并联冗余系统的交流输入电源相互独立、互不干扰，确保了UPS并联冗余系统不会因为输入电源长时间停电，而导致UPS电池电压过低而自动关机。,第一节 UPS电源,（2）两套互为备用的UPS并联冗余系统 两套UPS互为备用，任何一套UPS的设计容量均满足所有负载供电需求。正常工作时，两套21并联冗余UPS系统同时带负载运行，当其中一套系统故障或需要停电检修时，由另外一套系统向所有负载供电，保证供电的不间断。两套UPS由负载同步控制器调控，使得两套UPS系统的输出一直处于同步跟踪状态，即电压、频率和相位基本相同，只有这样，在负载自动切换开关切换时才能够真正保障对负载不间断安全供电。,第一节 UPS电源,（3）负载自动切换开关负载同步控制器 负载自动切换开关（LTS）的基本功能就是完成两路电源切换的不间断。负载自动切换开关必须将执行先断后合的操作时间控制在20ms以内，同时还应解决好负载自动切换开关本身的单点故障问题。负载同步控制器的功能就是控制两套21并联冗余UPS系统的输出一直保持在同步跟踪状态之中，既可以实现两套相同UPS系统间的控制，又可实现不同型号、厂家、新旧程度的两套UPS间的控制。,第一节 UPS电源,（4）双母线输出供电系统 按照负载输入电源的要求不同，可以将负载大致分为4类，即单电源负载、双电源负载、三电源负载和四电源负载。单电源负载只有一个电源输入模块，经模块内部电路将220V交流电源转换为±12V或±5V等电压等级的直流电源使用，一旦该路电源断电，设备将无法工作；双电源负载有两个电源输入模块，即使一路电源停电，另外一路电源也能够支撑负载继续工作；三电源负载和四电源负载在至少有两路电源供电的情况下，才能够正常工作。,第一节 UPS电源,对于不同类型的负载，双母线输出采取以下不同形式： ）对单电源输入负载：来自不同系统的两路电源经静态转换开关送到交流配电头柜供负载用电。 ）对双电源输入负载：从不同系统精密配电柜两个输出分路直接引接。 ）对三电源输入负载：从不同系统精密配电柜两个输出分路直接引接两路电源输入，第三路输入电源从两套独立UPS系统输出后再经过静态转换开关送至精密配电柜上的输出分路引入。 ）对四电源输入负载：从不同系统的不同精密配电柜引接四路电源输入，这样，就可以保证至少两路独立电源引入。,第一节 UPS电源,1.7.2完全独立的双总线UPS供电系统,图1.12 完全独立的双母线UPS供电系统,第一节 UPS电源,1.8 UPS的配置参考 采用交流不间断电源时，其容量应按最大负荷功率确定。UPS系统的冗余配置，应根据通信负荷的重要性确定。配置应考虑以下方面： 1.UPS电源的类型 2.负载容量、负载功率因数和UPS的波峰因数 3.电池后备时间,第一节 UPS电源,为UPS电源配置蓄电池通常有三种方法： （1）理论算法（参见直流供电系统的电池配置） （2）特征曲线法 特征曲线法即利用电池厂家提供的“蓄电池放电特征曲线”。 首先计算蓄电池的最大放电电流： 其中： S UPS的标称输出功率； cos负载的功率因数，一般取为0.8； 逆变器的效率，一般也取为0.8； Ei 蓄电池放电终了电压。,第一节 UPS电源,根据所要求蓄电池后备供电时间，查蓄电池厂家提供的蓄电池放电特征曲线，可以得到蓄电池的放电速率 再根据公式： 将电池组的实际放电电流用I最大代入，即可得到UPS电池所需配的蓄电池容量。,第一节 UPS电源,（3）恒功率 恒功率法是利用蓄电池厂家提供的“恒功率放电数据表”来计算电池所需提供的总功率值。 公式为 式中： P电池 UPS电池组的总功率 -逆变器的效率 PUPS -UPS的标称输出功率 cos -负载的功率因数 综合以上三种方法，在实际配置UPS蓄电池时，一般先用第三种方法计算，再用第二种方法计算，比较这两种方法得出的结果，最终确定一个合适的值。,第一节 UPS电源,4、 集中与分散供电 如果有多台负载需要UPS电源，那么是用一台大功率UPS集中供电，还是由多台小功率UPS分散供电？ 若负载比较集中，为便于管理，一般是用一台大功率UPS电源集中供电；如果要增加可靠性，还可考虑用多台UPS电源冗余并机供电；若负载比较分散，且各负载之间比较独立，对供电质量要求较高，要互不干扰，此时可考虑用多台小功率UPS电源分散供电。,第六章 交流不间断电源,第二节 逆变器,第一节 UPS电源,第二节 逆变器,第二节 逆变器 将直流电能转换成交流电能的过程称为逆变，实现这一过程的变换器称为逆变器。通信电源局（站）设备中的逆变器可分为两类，一类是UPS 电源中的逆变器，一类是通信逆变器。二者区别仅在于输入、输出电压或频率量值不同，UPS逆变器输入直流电压高，而通信逆变器输入为-48V ；UPS逆变器一般输出为50Hz、单相220V 或三相380V ，而通信逆变器除上述输出外，还有铃流发生器输出为25Hz、75V ，且失真度要求也稍低。二者都是把由市电整流滤波后的直流或来自蓄电池的直流电，逆变成频率稳定、电压稳定、波形失真小的交流电。,第二节 逆变器,2.1逆变器的分类 逆变器的种类繁多，可从以下几个方面对逆变器进行分类： 1 .从换流方式分，可分为有负载换流式逆变器和自换流式逆变器。 2 .从输出电能的去向分，可分为有源逆变器和无源逆变器。 3 .从直流电源分，可分为电压型逆变器和电流型逆变器。 4 .从输出电流的波形分，可分为正弦波逆变器和非正弦波逆变器。 5 .从变流器件分，可分为“半控型”和“全控型”两类。 在电信局（站）使用的逆变器，通常属于自换流式、电压型、正弦波、无源逆变器。变流器元件采用全控型。,第二节 逆变器,2.2 逆变器的主电路和工作原理 逆变器能将与之配套的蓄电池组直流电压转换成交流电压，给使用交流电的通信设备供电。逆变器的种类很多，通信局（站）使用的逆变器，通常采用自换流式电压型正弦波无源逆变器，变流元器件采用全控型IGBT ，工作方式为PWM 脉宽调制。,第二节 逆变器,单相全桥逆变器主电路如图2.1所示。,图2.1单相全桥逆变器主电路图,第二节 逆变器,2.3逆变器的主要性能与技术要求 1、输入直流电源条件 输入直流电压额定值及允许变化范围：48V系统允许变化范围为4057V；24V系统允许变化范围为1929V； 输入直流电压的谐波含量：逆变设备输入直流电压的谐波含量（方均根值）40mV。 2、输入交流电源条件 逆变设备可设有旁路供电装置，向旁路装置供电的交流电源应符合下列要求。 a) 交流电压允许变化范围为额定值80120。 b) 交流电压频率额定值50Hz，允许偏差±5。 c) 三相交流电压的不对称度10。 d) 三相交流电压的相位偏差5°电角度。,3、交流输出电压额定值及稳定精度。 a) 单相逆变设备交流输出电压额定值为220V，稳定精度±5。 b) 三相逆变设备交流输出电压额定值为380V，稳定精度±5。 4、交流输出电压的动态特性： 当输入电压为额定值时，负载电流突变（255075的电流额定值）时，其输出电压变化±12额定输出电压值，动态过程恢复时间60ms（输出电压恢复稳定精度范围内）。 5、交流输出电压相对谐波含量： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，输出电压的最大相对谐波含量应6。,第二节 逆变器,第二节 逆变器,6、三相输出电压的不对称度： 当输入电压为额定值和具体产品技术条件规定的负载条件下，三相输出电压不对称度5。 7、三相输出电压的相位偏差： 当输入电压为额定值和具体产品技术条件规定的负载条件下，三相输出电压相位偏差5°电角度。 8、输出频率的稳定精度： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）在允许的变化的范围内，输出频率的精度应±2。,第二节 逆变器,9、输入端反灌相对宽频杂音电流： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，输入端反灌相对宽频（02MHz）杂音电流10。 10、输入端反灌相对电话衡重杂音电流： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，输入端反灌相对电话衡重杂音电流1。 11、额定输出效率： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，整机效率应80。,第二节 逆变器,12、转换方式 不间断转换：当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，逆变输出电压与旁路电压转换时负载电压不间断。间断转换：当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，逆变输出电压与旁路电压转换时，负载电压中断时间10ms。 13、起动特性： 当输入电压为额定值时，起动时间间隔符合具体产品技术条件的规定值，连续起动5次整机能正常运行。,第二节 逆变器,14、噪声： 当输入电压与负载电流（电阻性负载）为额定值时，整机的噪声应符合如下规定。 a) 逆变设备额定输出功率5KVA，45dB(A)。 b) 逆变设备额定输出功率5KVA以上（包括5KVA），50dB(A)。 15、过载能力： 当输入电压为额定值和负载电流（电阻性负载）为额定值150时，允许持续时间应10s。 16、并联性能： 逆变器单元并联个数视负载大小和负载对供电连续性要求而定，最多并联个数由具体产品技术条件规定，电流不平衡度额定值的±10。,第二节 逆变器,17、遥测、遥信性能 逆变设备分为智能型和非智能型两种。 智能型设备应具有RS232或RS485RS422通信接口，非智能型设备应具有电气隔离的05V或020 mA (420 mA)的模拟信号及无源接点的开关信号接口。 18、绝缘电阻与绝缘强度 绝缘电阻：在环境温度为（20±5），相对湿度为90，主回路的输入电路和输出电路对地，输入电路与输出电路间的绝缘电阻均1M。绝缘电阻只作为绝缘强度试验参考，不作考核。 绝缘强度： 输入电路对地，输入电路对输出电路和输出电路对地承受50Hz，方均根值为2000V（三相逆变设备）、1500V（单相逆变设备）的正弦交流电压1min；信号控制电路对地应承受方均根值为500V正弦交流电压1min不击穿，不飞弧，漏电流20mA。,第二节 逆变器,19、保护性能 过流保护：主电路设有过流保护，限制故障的进一步扩大，并能关机发出告警信号。 输出电压过高保护：输出电压达到过电压值时（用户或制造厂规定）逆变设备能并机发出告警信号。 逆变设备应具有保护接地装置。 20、可靠性指标： 逆变设备的MTBF50000h。,谢谢！,