,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,UPS,电源工程师培训,UPS,基础知识,2019,年,10,月,UPS电源工程师培训UPS基础知识,1,基本公式,欧姆定律,U=IR,电 压,=,电 流,电 阻,（伏特）,=,（安培）,（欧姆）,基本公式欧姆定律 电 压 =电,2,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,正弦电流TImax数值大小和方向都按正弦波的规律i=Imax,3,三相交流电路,对称的三相交流电路,有效值相等，频率相等，相位相差,120,度,三相交流电路对称的三相交流电路,4,三相负载,星形连接的负载,线电压和相电压间的关系是,U,LL,=,3U,LN,=,1.732U,LN,以市电电压为例，,单相电压,220V,相间电压,2201.73=380V,若总负载,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,三相负载星形连接的负载线电压和相电压间的关系是ULL=3U,5,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,基波与谐波基波：频率f为50HZ的正弦波；,6,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，严重干扰其他用电设备,导致变压器等电气设备损耗增大，过热，绝缘老化，降低寿命,引起计算机等精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,。,基波与谐波无功和高次谐波电流对电网造成的危害：,7,基本概念,整流：交流,AC,直流,DC,逆变：交流,AC,直流,DC,串联,并联,基本概念 整流：交流AC 直,8,基础知识,视在功率,S,（单位：,VA,）,指负载从交流电源吸取电流有效,值与电源电压有效值的代数乘积。,有功功率,P,（单位：,W,）,指负载从交流电源吸取的全部用,以做功消耗的功率。,无功功率,Q,（单位：,Var,）,指在交流电源与负载之间来回转换，,但不被负载消耗的那部分功率。,功率因数,cos,指负载从交流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,基础知识视在功率S（单位：VA）有功功率P（单位：W）无功功,9,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，其大小由负载性质决定,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UPS的容量,10,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，因为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交流电压中所有高次谐波有效值之和与基波有效值的百分比，数据表明，波形失真度小于,10%,的情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。,专业名词输出电压稳定精度,11,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,的输出可能出现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,3,4,，大小由负载决定。该指标主要用来衡量,UPS,的输出能力,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重污染。,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能力。,专业名词输出电压切换时间,12,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分量,过压,指超出电网电压正常有效值一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一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,专业名词电压浪涌,13,工频机与高频机,工频,稳定性好，可靠性高,体积大，重量重,功耗大，效率不高,高频,可靠性不高，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,工频机结构简单，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，为了消除高次谐波，其输出滤波器体积也大。高频机是目前普遍采用的，自关断器件的应用决定了其主电路简化，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。,工频机与高频机工频高频工频机结构简单，但是输入输出变压器体积,14,UPS,概念变化,UPS,(Uninterruptable Power Supply),不间断电源,为重要部门电网掉电提供持续供电保障,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，高可靠、高性能、高度自动化的供电中心,主机运行高效、高可靠、适应性强（电网、负载）,高可用性和可维护性,很强的网络保护功能,UPS概念变化UPSUPS,15,UPS,分类,按电路主结构分类,:,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分类按电路主结构分类:从输出波形分类:,16,UPS,作用,解决公共电网存在的问题：,a.,实现双路电源的不间断相互切换。,b.,隔离作用：将瞬间间断、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.,提供一定的后备时间。,UPS作用解决公共电网存在的问题：,17,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,20000V,，但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压。其主要原因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别。,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、马达控制器的工作、广播发射、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。其产生原因包括：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运行的几种市电问题电涌（power surges）,18,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,影响UPS运行的几种市电现象 电压低,19,衡量,UPS,的优劣,UPS,主机要对电网环境有较强的适应能力,要注意,UPS,对各种负载的适应能力,提高电池性能，加强对电池的管理,系统配置的灵活性和冗余功能,智能化和网络保护能力,对,UPS,硬件系统的考察,衡量UPS的优劣UPS主机要对电网环境有较强的适应能力,20,UPS,原理基本分类,后备式（,off,line,）,在线互动式（,line,interactive,）,双变换在线式（,on,line,）,UPS原理基本分类,21,后备式（,off,line,）,智能调压,充电器,DC,AC,Vin,输出转换开关,后备式（offline）智能调压充电器DCACVin输出转,22,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，输出能力强,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，受切换电流能力和动作时间限制，功率做不大,后备式特点效率高达98%,23,在线互动式（,line,interactive,）,输入开关,智能调压,AC,DC,Vin,在线互动式（lineinteractive）输入开关智能调,24,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，输出能力强,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,在线互动式特点效率高达98%,25,双变换在线式（,on,line,）,Vin,Vout,旁路开关,（,）,（,）,AC,AC,DC,DC,双变换在线式（online）VinVout旁路开关（）（,26,双变换在线式特点,提供高质量的电源,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,双变换在线式特点提供高质量的电源,27,UPS,的可靠性与可用性,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,即为可靠性，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%,UPS的可靠性与可用性MTBF平均无故障时间MTBFMTT,28,可靠性和可用性提高,提高可靠性,元器件的选用,UPS,的拓扑结构,UPS,的制造工艺,并机、冗余技术,