UPS裝置容量研究

羅樹軍

黑龍江農墾科技職業學院 150431

UPS裝置容量研究

羅樹軍

黑龍江農墾科技職業學院 150431

隨著計算機應用技術的發展，對設備的連續不斷電要求很高。不間斷電源（UPS）可以滿足當市電停電時，給用電設備供應電力，并且提供穩壓、穩頻和波形失真度很小的正弦交流電。UPS系統的設計很精密，使市電與電池或變流器之間轉換時間很短，UPS系統不僅停電時動作，當電壓下陷、電壓突波、噪聲干擾、尖波、高（低）電壓瞬時，設備正常運轉的電力出現質量問題時，UPS系統都會自動穩壓濾除噪聲，給用電設備提供高質量可靠的交流電。

UPS；原理；設備選擇；電源系統

1、UPS的工作原理。根據工作方式，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、靜態轉換開關等部分組成。正常工作時，市電經整流器變成直流電后，再經逆變器變換成高質量的正弦交流電供給負載。當市電出現斷電時，蓄電池組向逆變器供電，逆變器把直流電轉換成交流電保證負載不斷電，并保證負載一段時間的正常工作。在線式UPS的優點是：處于穩壓、穩頻供電狀態，輸出電壓動態響應特性好，波形畸變小，供電質量優于后備式UPS，大功率有電設備，均使用在線式UPS。在線式UPS的缺點是：結構復雜，成本較高。如圖1-1，在線式UPS結構框圖

（2）后備式的UPS由充電器、蓄電池組、逆變器、交流穩壓器、轉換開關等部分組成。市電正常時，逆變器不工作，市電經交流穩壓器穩壓后，通過轉換開關向負載供電，同時充電器電路工作，給蓄電池組充電。當市電掉電時，逆變器啟動工作，把蓄電池供給的直流電變換成穩壓穩頻的變流電，同時轉換開關斷開市電通路，接通逆變器，向負載供電，并維持一定的時間，減少停電帶來的損失。后備式UPS的優點：結構簡單，成本低，運行效率高，價格便宜。缺點：輸出電壓穩壓精度差，轉換時間長。后備式UPS用在2KVA及以下的小功率用電設備中，如圖1-2，后備式UPS結構框圖。

2、UPS的功能要求

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

3、UPS設備的容量選擇

(1)UPS設備輸出功率（視在功率），按下列條件選擇，當UPS給電子計算機設備供電時，單臺UPS的輸出功率應大于等于電子計算機所有設備額定功率（視在功率）總和的1.5倍。UPS給其他用電設備供電時，應達到最大計算負荷的1.3倍。負荷的最大沖擊電流要小于等于UPS設備的額定電流的150%。

(2)UPS供電時間，要按下列條件選擇，為了保證用電設備能夠按照正常操作順序進行停機，蓄電池的額定放電時間需按停機所需最長時間來確定，可取8—15min。當供電系統中有備用電源時，為了保證用電設備供電的可靠性和連續性，蓄電池的額定放電時間應按等待備用電源啟動正常投入供電的來時間考慮，可取10—30min。當備用電源中設有應急柴油發電機組時，UPS供電時間可以適當減少一點。當用電設備有特殊要求條件時，蓄電池額定放電時間要根據負荷特性來確定，以保證電設備能夠連續工作。

4、UPS系統類型。根據用電設備對供電可靠性、連續性、穩定性和電源諸參數質量的要求，不間斷電源UPS宜采用以下集中類型

(1)單一式UPS電源系統

各種UPS系統類型有不同的特點。單一式不間斷電源系統，因只有一個UPS電源設備，用于系統容量較小，可靠性要求不高的場所。冗余式不間斷電源系統，因UPS電源設備中增設一個或幾個UPS電源裝置作備用，確保了供電的連續性用于系統容量較小系統中。并聯式不間斷電源系統，可組成大型UPS供電系統，供電可靠性高，運行比較靈活，便于檢修。并聯冗余式不間斷電源系統，可組成大型UPS供電系統，供電可靠性高，運行靈活，便于檢修，用于互聯網數據中心、銀行的清算中心等重要場所。

結論

UPS主要用于中斷供電時間不允許超過豪秒級的不允許中斷供電的，用電負荷，為監控中心、消防中心，實時性計算機數據處理系統，互聯網數據中心，銀行清算中心、證券交易系統等提供服合容量要求的高品的無時間中斷的交流電源。

[1]任元會等.《注冊電氣工程師專業復習指導書》.中國電力出版社，2010年

[2]《民用建筑電氣設計計算及示例》.中國計劃出版社，2012年

[3]《工業與民用配電設計手冊》.第三版式.中國電力出版社，2008年

[4]《變頻器原理與應用》.國防科技大學出版社，2009年