UPS与AVR系统简介,内容提要,电网频率,一、电能品质：,我国电力系统标称频率为50HZ,GB/T15945-2008规定,电力系统正常运行频率偏差限值为±0.2HZ;,电压偏差,GB/T12325-2008规定220V单相供电电压偏差为标称的+7%,-10%;,三相电压不平衡,GB/T15543-2008规定电压平衡度允许值为1.3%,不超过2.6%;,电网谐波,GB/T14549-93规定0.38KV的电压谐波畸波畸变率为5.0%;,标准电压正弦波形,1、品质指标,发电,发电量不足 发电机可靠性 发电质量,运输,输电线路损耗 输电设备故障 自然灾害 交通、施工、战争、人为破坏,电力不足 电网质量不好 设备质量问题 设备之间相互影响,使用,,,高频噪音干扰,瞬变尖峰,电压下陷,电压上涌,失真干扰,市电停电,频率不稳,2、电能异常表现：,数据丢失,通信中断;,设备停运,影响生产;,对电器元件损坏;,,IT,,设备,厂务,,电源污染（如谐波）严重时会击穿电容，减少变压器容量，增大线网电阻，会使开关保护装置误动作，弱电系统信号干扰等；,3、电能异常后果：,防止电能异常对重要设备和环节的影响,我们引入的UPS和AVR设备!,AVR：Automatic Voltage Regulator（自动电压调整器）,稳压器按工作原理：,谐振型,调压型,LC串联谐振原理,变压器线圈匝数比,高频脉宽调制,开关型,二、AVR简介,1、谐振型稳压器：利用LC串联谐振原理实现能量的传递与稳压输出。
缺点：能耗大、噪声大、笨重且造价高；,优点：可靠性高，稳压范围相当宽，故障率极低，维护容易；,主要由调压变压器和补偿变压器组成；,调压变压器,补偿变压器,,,调压变压器跨接在输出电压上的. E点在调压变压器的中心点. 碳刷停在C点. 加在补偿变压器的高压侧的电压为F点高于G点,电流由F点流向G点.,UO=U1+△U,2、调压式稳压器,H,优点：稳压精度高、响应快,缺点：碳刷滑动产生火花,碳刷停在D点,加在补偿变压器高压侧的电压为G点高于F点,电流由G点流向F点. 补偿电压就改变了方向.,碳刷H上下移动来调整线圈匝数比，保持输出电压的稳定；,2.1、调压器（碳刷）,调压器在调压过程中, 通过移动碳刷改变接触的线圈匝数来实现的. 调整中要求始终保持与线圈接触.否则就会出现断电的现象.,碳刷要有一定的厚度. 保证碳刷还没有完全移开一匝线圈时, 又能接触另一匝；,碳刷移动中必须跨接两匝(至少两匝),调压器工作中始终存在匝间短路现象,碳刷的厚度越厚, 短路的匝数就越多.所以,调压器碳刷的厚度是根据调压器线径不同而不同的.,匝间短路会造成短路环流,所以要控制它的大小, 调压器的匝电压一般都在1V以下.如果匝电压过高,调压器的稳定性就越差,极易烧毁.,三个补偿变压器TB、三个调压变压器TUV、电压检测单元、伺服电机控制与传动机构、接触器（或断路器）操作电路、保护电路等组成。
2.2、厂务采用的调压式三相稳压器，由三个稳压单元联接组成.,3、开关型稳压器,优点：功耗小，效率高；体积小，重量轻；稳压范围宽；,缺点：对其它元器件产生尖峰干扰；,采用脉冲宽度调制（PWM）技术，对一系列脉冲的宽度进行调制，等效的获得所需要的波形；达到输出电压的稳定常见的有UPS,三、UPS简介,UPS为不间断电源系统（Uninterruptible Power System）简称： 能在电网停电时由储能设备提供电力的设备；,早期的储能元件使用飞轮储能，在市电异常时，飞轮的机械能转化为电能，保证一定时间内能继续向负载提供电力；,蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池 ）；,飞轮离合器,它由电源输入电路,整流器,逆变器和逆变和旁路输出切换电路以及蓄电池组成1、UPS电源系统：,它是UPS的核心，UPS的发展史就是采用不同逆变器器件的发展史第一代UPS：SCR逆变,效率低,噪声大,体积庞大,第二代UPS：GTR逆变,晶体管易击穿，容量小,第三代UPS：IGBT逆变,体积小，效率高,逆变器,把市电经整流后的直流电能或蓄电池的直流电能转换为电压和频率都比较稳定的交流电能，其性能的优劣直接影响UPS 的输出性能指标。
整流器/充电器:主要把交流电转化为直流电,为逆变器和蓄电池提供能量;,可控硅(SCR)整流器:输出容量大，可靠性高，工作频率低，但是滤波器体积大，噪声大，适用于输入电压低、功率大的UPS二极管与IGBT组合型整流器:具有功率因数校正功能，滤波器体积小，噪声低，可靠性高，适用于中小功率UPS静态旁路开关,静态旁路开关为无触点开关，由一对反向并联的快速晶闸管构成快速晶闸管的接通时间为微秒级,可以对负载实现转换时间为零的不间断供电;,手动旁路开关,动态旁路开关为有触点开关，由接触器和断路器构成，靠机械动作完成转换，动态开关转换过程会有几十毫秒的供电中断;,2、UPS电源按电路结构可分为 ：,后备式UPS,互动式UPS,式UPS,后备式UPS,正常时，逆变器不带电；市电异常时，后备式UPS 通过转换开关切换到由蓄电池提供电能的状态，逆变器进入工作状态；,优点：结构简单，价格便宜，噪声低；,缺点：市电正常时，负载得到的稍加稳压的低质量电源；,后备式UPS,逆变器一直处于工作状态，具有双向功能： 在市电正常时，逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电，起充电器的作用； 在市电异常时，逆变器转入逆变工作状态，将蓄电池组的直流电转换为交流正弦波输出。
优点：效率高，供电质量高，切换时间快；,缺点：充电器与逆变器是共用一个模块,在给蓄电池组充电的时候，由逆变器产生的高频成分很难被滤掉，充电效果不是特别好 ；,式UPS,当市电正常时，整流器将交流电转换为直流电, 对蓄电池进行充电， 并经逆变器再将直流电逆变成交流电供给负载;,优点：对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间；,缺点：市电正常时，负载得到的稍加稳压的低质量电源；,当市电中断时，蓄电池储存的电能通过逆变器变换成交流给负载供电;,当UPS异常时,电源通过静态开关给负载供电;,3、UPS输入指标,主输入电压：380V±15%,主输入频率：50Hz ±10%,输入范围越宽，对市电的要求越低，电池放电的机会越少，受市电影响也越小启动电流：小于In（额定电流）,UPS应具有斜坡启动的功能，以减小启动电流对电网的冲击，造成输入开关跳闸输入功率因数PF：,输入电流谐波总失真度THDI：,THDI越大，对电网注入的谐波含量越大，特别是使用发电机时应注意30%(SCR),20%到30% (SCR + IGBT),10%(SCR-12p),,0.8(SCR-6p) ， 0.9(SCR-12p)，0.95(SCR+IGBT)，,4、UPS交流输出指标:,稳态输出电压：380V+0.5% 到 +3%,动态响应：+5%，恢复时间10到20毫秒,动态电压越小，表示动态调整能力越强，适应负载变化的能力越强； 响应时间越短，表示恢复速度越快，适应非线性负载的能力越强;,逆变器过载能力：,旁路与逆变器的切换时间：,小于等于5毫秒,旁路过载能力:,10倍额定电流承受20毫秒,125%－10分钟;150%－1分钟;同时逆变器同时应具有限流能力;,UPS输出有功功率,UPS以负载功率因数0.8界定额定视在功率和额定有功功率。
但当负载功率因数不是0.8时，UPS的输出视在功率或输出有功功率将下降电池后备时间,当电池电压下降到下限阈值(335 V)时，电池供电停止,逆变器停机，并将负载无间断地切换到旁路交流电源,,主交流电源停电后,电池的后备时间取决于：电池的额定容量,负载所消耗的功率,电池的环境温度与电池已使用的年限5、UPS 的维护,UPS 的工作时环境温度要求为0℃～40℃, 放电容量会随温度升高而增加，使用寿命降低如果在高温下长期使用，温度每升高10℃，蓄电池寿命约降低一半工作环境温度,安全操作,严格按照正确的开机、关机顺序进行操作，避免突然加载或突然减载时造成冲击电流过大时，会使功率元件寿命缩短;,合理控制负载,UPS 的最大负载量应该是其标称负载量的80%,长期工作在满载状态下将直接影响UPS 寿命如果超载使用，在逆变状态下将造成逆变三极管击穿定期维护,平常:检查散热风扇,电池内阻及故障信息; 是否有异常声音;,年检:每年除对UPS 进行一次彻底的清扫去垢;,电解电容器：检查是否有漏液和膨胀等现象发生;,变压器线圈及连接器件：检查是否有过热色变和分层脱落等现象;,电缆和接线端子：检查电缆的外皮是否有龟裂、掉渣、擦伤和破损;,电路板：检查洁净度及电路完整性。
是否有变质或性能恶化的迹象;,蓄电池:将UPS 带载检查电池组的后备供电时间是否在规定的范围之内;,Thank you！,。