科華UPS不間斷電源經(jīng)銷商
江門科華UPS電源代理商
供電系統(tǒng)科華UPS電源的選擇原則 - 電源
1.負(fù)荷的重要性
電源是否存在潛在異常。原則上不存在電源異常是不需要設(shè)置UPS的。負(fù)荷是否重要是根據(jù)電源異常導(dǎo)致的負(fù)荷部分受損而決
定的。受損包括直接損失和間接損失。直接損失包括生產(chǎn)線上的不良產(chǎn)品，科技研發(fā)重要數(shù)據(jù)丟失。間接損失包括恢復(fù)供電需
要時間，社會信譽。根據(jù)受損大小，衡量UPS系統(tǒng)總投資，為了提高可靠性是否采用UPS，采用UPS是否設(shè)置備份及旁路，確定
運行方式。
2.電源質(zhì)量對負(fù)荷的影響
電源質(zhì)量對負(fù)荷的影響包括：電源電壓允許壓降范圍及持續(xù)時間;日常電壓失真范圍、頻率精度。負(fù)荷對電源質(zhì)量承受力強，
可以簡化系統(tǒng)提高可靠性降低成本，比如增加旁路時采用一般為0.02~0.2S瞬時停電轉(zhuǎn)換方式。日常電壓失真，頻率精度一般
不是特殊負(fù)荷，市電電源下足夠運行，一般不需考慮電源對負(fù)荷的影響。對電源電壓瞬時降低和斷電敏感的計算機，即使電源
電壓降低10%半個周期就會產(chǎn)生影響。則需要提供優(yōu)質(zhì)電源。
3.UPS容量選擇
根據(jù)下列因素，特性、計算負(fù)荷、沖擊電流、峰值電流、過載能力、負(fù)荷突變狀況選擇UPS容量。
有效負(fù)荷容量用下述數(shù)值作補償。
(1)關(guān)于沖擊電流
能承受峰值電流的UPS計算容量=有效負(fù)荷容量X沖擊電流(最大值)/UPS額定電流，其值一般為有效容量的5~10倍。
負(fù)載投入電源，產(chǎn)生相當(dāng)大沖擊電流，特別是計算機及外圍設(shè)備。在UPS供電時，為降低UPS容量，運行時負(fù)載依次投入或選擇
UPS市電運行;當(dāng)電流回復(fù)到額定電流值以下，不停電轉(zhuǎn)換到整流器，逆變器供電。
(2)關(guān)于峰值電流
能承受峰值電流的UPS;
容量=有效負(fù)荷容量X峰值電流(最大值)/UPS額定電流;
峰值容量一般為有效容量2倍;
峰值系數(shù)為2.5以上的UPS，峰值電流承受能力為250%PA上，一般不超出UPS額定容量.可以直接采用，不需補償。
(3)關(guān)于過載
UPS過載能力一般在有效負(fù)荷的1.1倍以上，負(fù)荷過載超過1.1倍應(yīng)對UPS進行保護。
(4)負(fù)荷突變
多數(shù)UPS負(fù)荷突變0"100%范圍內(nèi)，輸出電壓波動可以控制在_10%l~A內(nèi)。所以對有效負(fù)荷容量可以不作補償。
(5)發(fā)電機-UPS配合
在某些場所中UPS在市電停電后轉(zhuǎn)換至自備發(fā)電機供電。在自備發(fā)電機供電時，應(yīng)能提供UPS啟動時大沖擊電流，而不會影響發(fā)
電機運行。
a.選擇整流設(shè)備較低啟動電流UPS。例如12脈沖整流器，則自備發(fā)電機容量應(yīng)該是整流器的2倍。
b.選擇幾組UPS并聯(lián)，分組延時啟動?？梢岳镁哂行逼聠庸δ芙M合在一起，避免所有UPS同時啟動產(chǎn)生沖擊電流過大。
c.選擇有整流器充電器輸人功率可控制的UPS，使整流器充電器輸入部分功率，不足功率由電池提供。
d.選擇有限制充電電流功能的UPS。使發(fā)電機啟動運行時，限制充電，設(shè)置充電電流值為0安培。即在發(fā)電機運行時可以停止充
電，從而減少UPS從發(fā)電機吸收功率。
采用大功率整流器件二極管組成直流隔離開關(guān)，當(dāng)市電正常時，二極管處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷電池組與變頻器的通路，但缺點是
電池組在浮充電時有可能因端電壓高與市電經(jīng)整流后輸出的直流電壓引起放電而不能充滿。當(dāng)市電停電時二級管瞬時導(dǎo)通，電
池組瞬間放電，可以做到負(fù)載由市電供電和電池組供電的瞬時轉(zhuǎn)換，是在線式
不間斷電源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
科華5 DC/DC降壓工作電源(+24V)模塊
采用Buck降壓型DC/DC直流變換器可將通用變頻器直流點電壓轉(zhuǎn)換成邏輯控制板所需的電壓+24 V，供數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)
能燈人機接口單元用。
科華6 數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元
用數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元組成具有人機操作顯示界面的監(jiān)控系統(tǒng)，其功能為：充電板及電池電壓值、輸出
電流值、科華UPS電源輸入市電電壓值、輸出電壓值;電源起停操作;運行參數(shù)顯示;電源工作狀態(tài)顯示;故障狀態(tài)報警以及通過RS485和上位
機通訊實現(xiàn)四遙功能。
科華7 電池平衡管理器及電池檢測系統(tǒng)
因為不間斷電源用的電池較多，根據(jù)以往UPS多是電池故障而影響整個系統(tǒng)崩潰的教訓(xùn)，在電池組增加了電池巡檢儀(本公司自
己開發(fā)的)來檢測每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻、放電電流及環(huán)境溫度，這類巡檢儀最多能檢測128節(jié)電池。另外，為了保持充電及放
電時每節(jié)電池的電壓保持一致,本公司自主研發(fā)了電池平衡管理器。這樣能保持充電放電時電池的一致性，可把落后的電池挑
出來，及早發(fā)現(xiàn)問題。
科華8 輸出隔離變壓器及LC濾波器
因為變頻器輸出電壓波形是高頻的階梯波，要使輸出的波形是完美的正旋波，所以在隔離變壓器后面加上LC濾波器，其電感值
選為1.5 mH，電容值為20μF。同時為了增加此不間斷電源的帶載能力和可靠性，避免趕擾負(fù)載，在變頻器的輸出端接一個
△/Y隔離變壓器，其變比為300：380，變比的選擇關(guān)系到輸出的穩(wěn)壓精度(因電池放電時直流電壓逐漸下降至DC459V時，其變
頻器輸出的實際電壓為AC 325V)，這是在線式不間斷電源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但缺點是會使變頻器的功率變小。
3 應(yīng)用實例
根據(jù)上述的工作原理，本文作者于2002年研制成功一臺22kW在線式可變頻交流不間斷電源的樣機，原理見圖1所示，試驗取得
成功，并在實際中獲得應(yīng)用，均取得成功。
科華UPS不間斷電源經(jīng)銷商
1 應(yīng)用實例1
北京建筑設(shè)計院會議及食堂多功能大樓的應(yīng)急照明系統(tǒng)，負(fù)載功率22 kW，后備延時時間為90min，應(yīng)急照明通道及消防設(shè)施在
今年過程中不能停電，否則將引起嚴(yán)重后果。機器裝機以來一直運行良好，期間曾多次因施工事故停電，但該機不間斷供電保
證該大樓的正常運行。
2 應(yīng)用實例2
南京新港開發(fā)區(qū)博西華工地上用應(yīng)急電源驅(qū)動卷簾門，功率18.5 kW，由一臺西門子MICRO-MASTER 440變頻器(功率22 kW)供電
，要求市電停電后必須接入后備電源保證該公司的倉庫卷簾門能不間斷運行，確保庫存的家電能正常出貨。2005年我公司為其
設(shè)計制造一臺在線式不間斷電源，電池容量為65 A·h，42只，后備延時60 min。
4 結(jié)語
可變頻交流不間斷電源是適用于各種負(fù)載的應(yīng)用電源，它具備普通交流不間斷電源和變頻器的雙重功能。據(jù)查目前國內(nèi)外電源
廠家很多已將此電源改成應(yīng)急電源，但這方面的文章極少，本人寫這篇文章希望對國內(nèi)的電源技術(shù)提高盡微薄之力。對于不允
許停電的負(fù)載負(fù)載，選擇這種電源要比選擇普通UPS具有很高的性能價格比。因此是一種值得推廣應(yīng)用的電源設(shè)備。
引言
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對建筑物內(nèi)的環(huán)境、使用功能、消防安全等提出了更高的
要求。越現(xiàn)代化的建筑對電的依賴越高，但電力故障是不以人的意志為轉(zhuǎn)移，一旦發(fā)生災(zāi)害事故將導(dǎo)致電力中斷或電力中斷后
發(fā)生災(zāi)害事故，人民的生命財產(chǎn)安全將直接受到威脅。因此，《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中
嚴(yán)格規(guī)定：一級負(fù)荷中特別重要的設(shè)備必須增設(shè)二路電源。目前，市場上常用的備用電源有發(fā)電機組、UPS、EPS等產(chǎn)品，至于
它們?nèi)N供電方案以及衍生方案并不能保證電源100%不間斷。本文的內(nèi)容是筆者根據(jù)工作幾年來從事EPS及UPS項目總結(jié)出來的
。
1、 解決問題的方法
變頻器無論是頻率控制型還是矢量控制型或者轉(zhuǎn)矩控制型，都是具有變頻軟起動功能，即電機起動時，因為輸出電壓
和頻率均可從零開始，就限制了電機的起動電流，甚至小于額定電流就可以正常起動。變頻器的容量，在380V電壓等級，功率
范圍從2,2~1 500 kW的產(chǎn)品幾乎可以覆蓋目前所有的應(yīng)用范圍。
目前常用的變頻器都是交-直-交類型的電壓源型變頻器，其中間直流環(huán)節(jié)的電壓約為510～620V，是三相交流電壓經(jīng)
過三相不受控整流后得到的。如果在市電停電后能為變頻器的中間環(huán)節(jié)提供另一路510～620 V的直流電源，其IGBT逆變器就能
不間斷地輸出三相正弦交流電壓，而且其電壓為0~380V、頻率為O～50Hz連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)負(fù)載的軟起動或者達(dá)到輸出電壓380(1
±3%)V，輸出頻率50(1±I%)Hz的精度。例如一組蓄電池，就可以實現(xiàn)對負(fù)載的不間斷供電。基于這個想法開發(fā)出一種新型UPS
，即可成為變頻型交流不間斷電源，使變頻器在新的應(yīng)用領(lǐng)域中得到應(yīng)用。因UPS輸出是三相正弦波且穩(wěn)壓穩(wěn)頻，為了增加設(shè)
備的可靠性及避免對負(fù)載的干擾，在變頻器的輸出增加變壓器和LC低通濾波器。
根據(jù)負(fù)載性質(zhì)，這種可變頻UPS同樣可以像普通UPS一樣設(shè)計成后備式和在線式。該電源的過載能力為150%時3 s，整
機效率為98%以上。
本文以西門子公司通用變頻器產(chǎn)品為應(yīng)用實例來說明這種電源的工作原理、架構(gòu)組成和設(shè)計方法。
2 系統(tǒng)組成和工作原理
該電源主要單元有：矢量型變頻器，蓄電池組，DC/DC直流變換器降壓充電模塊，控制邏輯板，DC/DC降壓工作電源
(+24V)模塊，輸出隔離變壓器及LC濾波器，數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
將變頻器改成不間斷電源的可行性及應(yīng)用
科華1 矢量型變頻器
本文仍以西門子產(chǎn)品為例，其技術(shù)參數(shù)為：
輸入電壓 3相380～460V±10%f變頻器);
輸出電壓 3相0~380V或380(1±3%)V;
輸入頻率 50/60(1±6%)Hz：
輸出頻率 0~600Hz或50/60(1±1%)Hz。
科華2 蓄電池組
選用閥控式全密封鉛酸免維護電池，一般200A·h以上為2V/單只電池。
科華科華1 組串聯(lián)只數(shù)N的確定
串聯(lián)只數(shù)M取決于通用變頻器中間環(huán)節(jié)直流電壓的最大和最小允許值。不間斷電源在正常運行時，系統(tǒng)處于浮充電狀
態(tài)，電池只數(shù)N應(yīng)為將變頻器改成不間斷電源的可行性及應(yīng)用
式中：N為蓄電池組串聯(lián)只數(shù)，Ue為變頻器中間直流環(huán)節(jié)額定電壓，Uf為單體電池的浮充電電壓。
以12V/單只電池為例，浮充電壓Uf=15V(單體電池的浮充電壓Uf=科華25 V)。以西門子變頻器為例：Ue=510～620V，
即Ue(min)=510V×O.9=459V，Ue(max)=620x1.1=682V，是變頻器能正常工作的電壓上限和下限值，取平均值：Ue=(459 V
+682v)/2=570.5V。
則N=Ue/6Uf=570.5 V/(6x科華25 V)=4科華25，取N=42只。
浮充時，電池端電壓Ud=42×科華25V×6=567V，電壓均在設(shè)備允許范圍內(nèi)。
[page]科華科華2 蓄電池放電終止電壓Uz的確定
蓄電池放電終止電壓Uz取決于市電停電后，電池組脫離充電模塊轉(zhuǎn)為向變頻器至終止電壓的數(shù)值要滿足變頻器正常工
作的最低電壓值。Uz可按式(2)計算：
將變頻器改成不間斷電源的可行性及應(yīng)用
仍以西門子產(chǎn)品為例，取Ue=510V則Uz=(O.875x510V)/(6×42)=1.77V，考慮到電池和變頻器工作的可靠性，電池放電
終止電壓Uz不要小于1.75V，通常取Uz=1.8V。即單只電池終止電壓Uz=1.8x6=10.8V，蓄電池組電壓Ud=10.8×42=453 V，略小
于變頻器允許的最小電壓值Ue(min)=459 V，尚能滿足變頻器工作要求。
科華科華3 蓄電池組容量Q的確定
電池組容量Q(A·h)取決于負(fù)載額定電源電流I及市電停電后負(fù)載由蓄電池供電延遲的時間T以及電池組放電后的終止
電壓Uz?？筛鶕?jù)電池生產(chǎn)廠家提供的電池放電曲線或放電表進行選擇計算。計算具體可根據(jù)經(jīng)驗公式，以15 kW負(fù)載，停電維
持時間l h為例，計算結(jié)果為：選50A.h電池42只。
科華3 DC/DC直流變換器降壓充電板
充電模塊的工作原理是采用IGBT電力電子器件組成Buck(降壓)隔離型直流變換器，耐壓為l 200V.電流則根據(jù)電池容
量按0.1C(10)充電，單板可輸出電流10～20A，輸出電壓274~300V可調(diào)，可對400A·h以下的電池組進行浮充充電。將電池組分
成相等數(shù)量的若干組(例如將42只電池分為兩組，每組21只，充電電壓僅為287~289V)，可降低充電模塊的輸出電壓值，使模塊
結(jié)構(gòu)簡單化從而降低成本。這種充電板也可并聯(lián)使用。
科華4 整流二極管
采用大功率整流器件二極管組成直流隔離開關(guān)，當(dāng)市電正常時，二極管處于關(guān)斷狀態(tài)，切斷電池組與變頻器的通路，
但缺點是電池組在浮充電時有可能因端電壓高與市電經(jīng)整流后輸出的直流電壓引起放電而不能充滿。當(dāng)市電停電時二級管瞬時
導(dǎo)通，電池組瞬間放電，可以做到負(fù)載由市電供電和電池組供電的瞬時轉(zhuǎn)換，是在線式不間斷電源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
科華5 DC/DC降壓工作電源(+24V)模塊
采用Buck降壓型DC/DC直流變換器可將通用變頻器直流點電壓轉(zhuǎn)換成邏輯控制板所需的電壓+24 V，供數(shù)字面板表及及
半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元用。
科華6 數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元
用數(shù)字面板表及及半導(dǎo)體節(jié)能燈人機接口單元組成具有人機操作顯示界面的監(jiān)控系統(tǒng)，其功能為：充電板及電池電壓
值、輸出電流值、輸入市電電壓值、輸出電壓值;電源起停操作;運行參數(shù)顯示;電源工作狀態(tài)顯示;故障狀態(tài)報警以及通過
RS485和上位機通訊實現(xiàn)四遙功能。
科華7 電池平衡管理器及電池檢測系統(tǒng)
因為不間斷電源用的電池較多，根據(jù)以往UPS多是電池故障而影響整個系統(tǒng)崩潰的教訓(xùn)，在電池組增加了電池巡檢儀(
本公司自己開發(fā)的)來檢測每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻、放電電流及環(huán)境溫度，這類巡檢儀最多能檢測128節(jié)電池。另外，為了保持
充電及放電時每節(jié)電池的電壓保持一致,本公司自主研發(fā)了電池平衡管理器。這樣能保持充電放電時電池的一致性，可把落后
的電池挑出來，及早發(fā)現(xiàn)問題。
科華8 輸出隔離變壓器及LC濾波器
因為變頻器輸出電壓波形是高頻的階梯波，要使輸出的波形是完美的正旋波，所以在隔離變壓器后面加上LC濾波器，
其電感值選為1.5 mH，電容值為20μF。同時為了增加此不間斷電源的帶載能力和可靠性，避免趕擾負(fù)載，在變頻器的輸出端
接一個△/Y隔離變壓器，其變比為300：380，變比的選擇關(guān)系到輸出的穩(wěn)壓精度(因電池放電時直流電壓逐漸下降至DC459V時
，其變頻器輸出的實際電壓為AC 325V)，這是在線式不間斷電源的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但缺點是會使變頻器的功率變小。
3 應(yīng)用實例
根據(jù)上述的工作原理，本文作者于2002年研制成功一臺22kW在線式可變頻交流不間斷電源的樣機，原理見圖1所示，
試驗取得成功，并在實際中獲得應(yīng)用，均取得成功。
1 應(yīng)用實例1
北京建筑設(shè)計院會議及食堂多功能大樓的應(yīng)急照明系統(tǒng)，負(fù)載功率22 kW，后備延時時間為90min，應(yīng)急照明通道及消
防設(shè)施在今年過程中不能停電，否則將引起嚴(yán)重后果。機器裝機以來一直運行良好，期間曾多次因施工事故停電，但該機不間
斷供電保證該大樓的正常運行。
2 應(yīng)用實例2
南京新港開發(fā)區(qū)博西華工地上用應(yīng)急電源驅(qū)動卷簾門，功率18.5 kW，由一臺西門子MICRO-MASTER 440變頻器(功率22
kW)供電，要求市電停電后必須接入后備電源保證該公司的倉庫卷簾門能不間斷運行，確保庫存的家電能正常出貨。2005年我
公司為其設(shè)計制造一臺在線式不間斷電源，電池容量為65 A·h，42只，后備延時60 min。
4 結(jié)語
可變頻交流不間斷電源是適用于各種負(fù)載的應(yīng)用電源，它具備普通交流不間斷電源和變頻器的雙重功能。據(jù)查目前國
內(nèi)外電源廠家很多已將此電源改成應(yīng)急電源，但這方面的文章極少，本人寫這篇文章希望對國內(nèi)的電源技術(shù)提高盡微薄之力。
對于不允許停電的負(fù)載負(fù)載，選擇這種電源要比選擇普通UPS具有很高的性能價格比。因此是一種值得推廣應(yīng)用的電源設(shè)備。
