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1、19绿色能源(UPS)不间断电源的原理与设计目 录第一章 摘要 5 关键词5 引言5 1.1 UPS电源的基本原理 5 1. 2 UPS的发展和分类 5 1.2.1 UPS的发展 6 1.2.2 UPS的分类 6 1.3 电力保护系统中UPS的应用9 1.4 本文选题的意义 11第二章 怎样选择UPS电源 12 2.1 ups参数的计算 14 2.2 长延时ups蓄电池容量选择14 2.3 根据电力环境选择 14 2.4 根据负载设备选择 14 2.5 根据地理环境选择 14第三章 UPS的结构 14 3.1 整流部分 14 3.2 滤波部分 17 3.3逆变部分 17 3.4 网管功能智能部
2、分 17 3.5 各类UPS的优缺点 17第四章 UPS的安装 20 4.1 电缆线径的计算 20 4.2 UPS的串并联接 4.3 UPS的放置 22 4.4 ups的常见故障及维护 23 4.5浅谈EPS的概念25 4.6 脉宽调制25 4.7 谐波分析26 4.8 UPS供电系统现状与发展趋势 27 4.6 死区对逆变器输出电压影响分析 28第五章 电池充电环节第六章 结束语和展望谢辞参考文献摘要：本文简单介绍了UPS的原理、基本结构，针对电网供电质量问题，着重讲解了UPS电源不可或缺的作用，最后给出了几种几种ups连接方案及UPS供电系统现状与发展趋势。 关键词：UPS 电力防护 设备
3、选型 连接方案 功率因数 EPS 蓄电池 引言UPS(Uninterruptible Power Supply)意为不间断电源系统，它能够为负载提供连续稳定高质量的电能。随着机、精密仪器等用电设备的普及以及电信、银行、场馆、机场等重要场所对供电质量要求越来越高， UPS得到了广泛的应用，被称为电力系统的防护墙. 已经逐步成为高可靠、高性能、高度自动化的局部供电中心。(见书) 在这种背景下，UPS(不间断电源）应运而生，并伴随电力电子技术的发展，不断推陈出新，在十数年间，不仅造就了一个崭新的产业，而且随着时间的推移更将有蓬勃的发展和灿烂的前景。UPS电源的基本原理第三章. 几种类型UPS点结构框
4、图一般来讲，UPS由五大部分组成：整流电路、储能机构、逆变电路、旁路开关电路及测控电路。如图2.1所示： 1)整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用；2)蓄电池：蓄电池是UPS用来作为储存电能的装置，它由若干个电池串联而成，其容量大小决定了其维持放电（供电）的时间。其主要功能是：当市电正常时，将电能转换成化学能储存在电池内部。当市电故障时，将化学能转换成电能提供给逆变器或负载；3)逆变器：通俗的讲
5、，逆变器是一种将直流电（DC）转化为交流电（AC）的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；4)静态开关：静态开关又称静止开关，它是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制。分为转换型和并机型两种。转换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多台逆变器。 测控电路：是 UPS的大脑，监测输入电压、电流的水平和控制输出的电压和电流精度；设置和控制整流器、逆变器；控制储能机构的充放电；控制主回路与旁路之间的转换。1 , 后备式UPS特点是：结构简单，体积小，成本低，但输入电
6、压范围窄，输出电压稳定精度差，有切换时间，且输出波形一般为方波。 2, 在线互动式UPS特点是：有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等特点，但同样存在切换时间。3, 在线式UPS特点:有极宽的输入电压范围，无切换时间且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高 . ups解决电源干扰l 停电保护l 高低电压保护l 波形失真处理l 频率稳定l 电压稳定l 抑制横模噪声l 抑制共模噪声l 突波保护l 瞬时响应保护l 监控电源 各技术UPS电源对市电的解决能力 工业级UPS与商业级UPS的区别考虑因素工业级UPS（工厂）商用UPS（IT）环境温度40湿度95灰尘污染通常污染严重，
7、偶见腐蚀性气体污染湿气雨天防护气候调节温度、湿度精度调节器灰尘污染在写字楼及数据中心环境中灰尘污染很低 湿气无制冷UPS系统可监控的内部后备风扇机房制冷系统操作无后备设计后备设计工作寿命10年至15年（根据配件可选用）5年至10年（通常根据技术）检查口只有前置检查口，包括所有终端，小型机的着陆区非常重要前置检查口，小型机的着陆区非常重要运输叉车或升降机叉车或升降机电池后备时间60分钟至8个小时或者更多10至30分钟物理设计金属外壳NEMA12标准薄金属外壳NEMA1标准绝缘通常的触电绝缘必备根据实际应用而定EMI/RFI工业级别IT级别通信继电器触电必备MODBUS协议，Profibus通信接
8、口完备的通信及报告能力均需必备 UPS电源的智能化网管功能第四章 UPS的串并联接 摘要 文中分析了UPS的串并联冗余技术,并提出了两台不同型号UPS的三种安装改造方案,并结合配电结构实际情况,分析了三种方案的优点和缺点,最后选出了UPS最佳改造方案。UPS作为电源保障,为负载提供高质量的不间断电源,在航空航天、卫星通信等重要领域大量应用。目前我单位配有IPM BP225 UPS一台,单机运行了十余年,由于设备陈旧,存在一定的风险性。为了提高供电系统的安全性和可靠性,我单位决定对供电系统进行改造,新增一台UPS。为了改造工作的顺利开展,本文分析了两台UPS的串并联冗余技术,并结合配电结构的实际
9、情况,提出了三种改造技术方案,并详细分析了其优点和缺点,最后选出了最佳改造方案。1 UPS的串并联冗余技术在UPS的应用中,用户为了提高运行可靠性,往往要求几台UPS冗余连接。UPS的冗余连接有串联和并联两种方式。1.1 UPS的串联连接任何具有旁路(BYPASS)的UPS都可以进行串联连接,两台UPS的串联连接的方式如图1所示。 图1 UPS串联连接这种连接很方便,只需要将一台UPS(如UPS1)的BYPASS(BYPSS1)的输入与市电断开,并连接另一台UPS(如UPS2)的输出端,就构成了两台UPS的热备份冗余系统。在正常情况下由UPS1向负载供电,而UPS2处于热备份空载运行;当UPS
10、1故障时,UPS2投入运行接替UPS1继续给负载供电。只有当UPS2因过载或逆变器故障时,才由两台UPS的旁路给负载提供市电。1.2 UPS的并联连接提高UPS供电系统可靠性的另一个方法是并联连接,但是UPS的并联连接并不像串联连接那样容易。因为所有UPS的输出阻抗不可能相同,加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差,致使各个UPS的输出电压既有相位差又有幅值差,因此一般UPS直接并联是危险的,只有具有并联功能的UPS才能并联。图2中将两个UPS并联,这种将两台UPS的输出直接并联,必须满足下列条件:相位和幅值相同,以保证两个UPS之间无破坏性环流产生。 图2 UPS并联连接为了满足
11、上述条件,仅具备BYPASS结构的UPS就远远不够了,如果是不具备并联功能的UPS,就必须在原UPS的基础上增加并联柜或并联板,这样就必须增加投资。并联连接的优点在于它不仅可以提高可靠性,而且过载、动态性能比串联方式好得多,且便于增容。并联连接的方式有以下几种:(1)主从并联这种方式是并联系统中以一台UPS为主机,其他为从机。从机在主机的控制下,从机中任意一台出现故障,均不影响系统的正常供电,但若主机出现故障则全系统瘫痪。(2)无主从并联并联系统中无主从之分,系统中任一台UPS既是主机也是从机,哪台先开哪台就是主机,而后开机的都是从机。一旦主机故障停机,系统自动选择作为从机运行的另一台UPS接
12、替主机的工作,保持供电不间断。(3)限流并联系统把系统中所有的输出并联连接,但每台UPS必须有可靠的限流功能,即在任何情况下都保证把该UPS的输出电流限制在额定值内,这种方法仅限于单相电源。2 不同型号UPS的安装方案2.1 串联连接IPM BP225 UPS作为主用UPS,台达(GES-NT100k)UPS作为备用UPS,其输入端接在IPM BP225 UPS的旁路上。正常情况下IPM BP225 UPS工作,当IPM BP225 UPS发生故障时自动转为静态旁路,此时由备用UPS通过主用UPS的静态旁路为负载提供不间断的电源。在实际改造中,引电缆至备用UPS市电主输入,将IPM BP225 UPS的旁路输入电缆拆除并连接在台达(GES-NT100k)UPS的输出端。串联方案示意图如图3所示。 图3 不同型号UPS串联方案示意图优点:(1)安
