UPS電源系統(tǒng)配置考慮因素

UPS電源系統(tǒng)容量配置的考慮因素有哪些

UPS電源的帶載能力是用戶選擇UPS電源時首先要考慮的問題，即需要一個多大容量的UPS電源，被選中的UPS電源在各種情況下帶負載的能力又如何，都是需要認真對待的。UPS電源不像變壓器那樣，只要負載功率不超過其額定輸出容量(kVA)數(shù)值，無論什么負載都行，UPS電源的輸出容量不僅與負載大小有關，還與負載的性質有關。合理配置系統(tǒng)容量既可保證UPS電源的供電質量，降低故障率，又可節(jié)省投資，提高經(jīng)濟效益。

1、根據(jù)負載大小選擇UPS電源的系統(tǒng)容量

選型時必須充分注意，不能為追求UPS電源運行的高可靠性，片面地認為UPS電源的容量越大可靠性就越高。若UPS電源長期處于輕載運行，雖然有利于降低逆變器的損壞概率，但卻增加了UPS電源內部蓄電池失效的可能性。因為蓄電池的放電電流過小而放電時間偏長，容易造成深度放電，遭永久性損壞。若UPS電源長期處于重載運行，這樣雖可節(jié)省一部分投資，但由于逆變器處于重載運行，其輸出波形將發(fā)生畸變，輸出電壓幅值抖動過大。這樣既不能為負載提供優(yōu)質電源，還極易造成UPS電源逆變器的本級驅動元件損壞，所以，即使從經(jīng)濟角度講也是得不償失。根據(jù)目前一些UPS電源廠家推薦，UPS電源單機按帶載量60%～80%來配置，并機按每臺帶載35%～40%來配置為佳。

另外在UPS電源選型時還要考慮負載系統(tǒng)的擴容問題，其預增加帶載量為20%左右。對于通信機房面積較大，負載不斷分期擴容的情況，在首期配置UPS電源容量時，應適當考慮中遠期發(fā)展趨勢，并在選型中挑選可并機或多機運行的機型，以使中遠期負載容量增大時，通過UPS電源并機擴大其輸出容量。相應地，配置UPS電源輸入輸出配電屏時，應預留多臺UPS電源的輸入開關和中遠期的負荷分路開關，以便今后擴容。例如，UPS電源的實際負載量為60kVA，則UPS電源的最小選擇容量可估算為：(60kVA+60kVA×20%)/60%=120kVA。

2、根據(jù)負載性質選擇系統(tǒng)容量

負載性質一般分為線性負載（包括阻性負載或功率因數(shù)已校正負載、感性負載、容性負載）和非線性負載（即帶有電解電容的整流濾波型負載）。

大多數(shù)計算機設備的輸入功率因數(shù)為微容性0.7，而UPS電源主要針對的負載正是這些智能精密設備，基于這樣的原因，所有的UPS電源設計均需采用輸出功率因數(shù)匹配為0.7～0.8的參數(shù)，從而最大限度地發(fā)揮UPS電源的帶載能力。在功率因數(shù)匹配的情況下，即計算機負載的輸入功率因數(shù)為微容性0.7，而UPS電源標定的輸出功率因數(shù)也為0.7時，負載的VA數(shù)與UPS電源的VA數(shù)比值為1：1。也就是說1VA容量的UPS電源在不考慮沖擊、增容等余量因素時可帶1VA的此類負載。若功率因數(shù)不匹配，例如電阻負載，1VA容量的UPS電源只能帶0.7VA的電阻負載，否則UPS電源會出現(xiàn)過載現(xiàn)象（即使UPS電源的VA數(shù)大于負載此時的VA數(shù)）。

選擇負載容量還應考慮不同負載的沖擊電流，通常UPS電源的峰值因數(shù)為3：1，適合電腦等非線性負載在正常工作中的峰值因數(shù)要求。但當沖擊較大時，UPS電源等供電設備的電流容量乘以3后還不足以滿足負載的瞬間電流要求。在這種情況下需要考慮增加供電設備的容量，從而提高電流提供能力。通常計算機負載在開機時會產(chǎn)生超出平常多倍的大沖擊電流。通常超過UPS電源的峰值因數(shù)提供能力，因此在選擇UPS電源容量時需要考慮負載波動及沖擊余量，適當增大UPS電源容量以抵御負載的波動，選擇UPS電源容量余量為：UPS電源容量（VA數(shù)）：計算機負載容量（VA數(shù)）=1：0.7

而對于某些特殊負載而言，在起動或工作過程中會產(chǎn)生很強的沖擊電流，負載容量瞬間升高數(shù)倍（有時高達6倍）。對于此種負載應在普通容量余量比例基礎上進一步加大余量。正確的容量配比對UPS電源的正常穩(wěn)定工作及UPS電源的工作壽命影響很大，經(jīng)常工作在滿載或過載狀態(tài)下的UPS電源系統(tǒng)故障的機會遠遠高于正確容量配比的UPS電源。

  直白的說，UPS就是備用電源，是一種電腦或者其他計算機產(chǎn)品可有可無的電源設備，一般在企業(yè)中應用十分廣泛，其功能相當于可充電蓄電池，為電腦可能面臨的突然斷電而供電的一種安全設備。比如突然停電了，計算機就可以自動切換到UPS供電，從而電腦依然可以正常工作，保證了電腦中正在操作的重要數(shù)據(jù)不被丟失。

  UPS電源內部結構

  專業(yè)的說，UPS電源是指不間斷電源，英文全稱：UninterrupTIble Power System 。UPS電源是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。主要用于給單臺計算機、計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。UPS 設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。

  UPS電源和普通的電池不一樣，因為電池產(chǎn)品供電主要是直接使用直流電腦，比如筆記本上使用的電充是經(jīng)過交流電轉換成主流，然后充入電池內部存儲，使用的時候是直接使用直流電。但UPS不同，UPS供電模式為先將交流電轉換成直流，然后存儲在儲能設備中，但用的時候它又是將直流電轉換成交流電直接供設備使用，不了解電源原理或者不熟悉電子產(chǎn)品的朋友可能不怎么了解，不過我們只要知道它不同于一般電池原理即可，但功能相似。

  UPS電源工作原理

  UPS不間斷電源立即轉入電池逆變狀態(tài);為防止市電來回切換，只有當市電恢復到170～270V時， UPS才轉入市電逆變狀態(tài)。市電頻率的偵測與控制偵測市電頻率的目的是作為逆變鎖相的依據(jù)，通過調整逆變的過零點調整逆變相位，使在市電狀態(tài)下的逆變輸出與市電輸入基本同頻率、同相位。市電開機時，UPS偵測輸入市電的頻率作為逆變輸出的頻率;電池狀態(tài)下開機時，逆變輸出的頻率以上次輸出的頻率來設定。

  當市電正常時，執(zhí)行鎖相，逆變頻率先追市電頻率，頻率相同后再追蹤相位，通過變動逆變頻率完成逆變和市電同相位。鎖相后，逆變和市電的相位差小于3度，頻率誤差小于0.01Hz。當市電頻率超出47～53Hz范圍時，UPS不執(zhí)行鎖相，立即轉入電池逆變狀態(tài)，只有當市電頻率回復到48～52Hz時，UPS再執(zhí)行鎖相，并轉入市電逆變狀態(tài)。

  三角波發(fā)生器CPU送出的38.4kHz方波，經(jīng)由運算放大器組成的二分頻電路后，變成19.2kHz的方波，再經(jīng)積分器積分成三角波。標準正弦波發(fā)生器CPU送出以128點平均分割的模仿正弦波，經(jīng)過二階低通濾波器濾波后，生成標準正弦波。PWM信號標準正弦波與逆變輸出電壓的正弦波反饋信號進行比較，其結果被三角波切割，生成PWM信號。逆變電壓調整CPU每16ms讀取一次逆變電壓值，并與設定的電壓值進行比較，當差值高于10V時，CPU立即調整標準正弦波，從而調整PWM信號，使輸出電壓相應加減5V，以縮小差值;當差值低于10V時，CPU累積差值，當累積值達到30V時，CPU調整標準正弦波，使輸出電壓相應加減2V。

  CPU的A/D讀取CPU每半周期讀一次電池電壓、正負BUS電壓和機內溫度，每隔8個標準正弦波點讀一次市電電壓、逆變電壓和逆變電流（在每個周期開始，CPU變更讀點的初始位置，使每隔8個標準正弦波點讀一次，通過128個點的A/D讀取達到掃描效果，讀取值存入RAM內）。

  UPS電源作用

  UPS電源主要應用于一些比較重要的場合，舉個 簡單的例子，我們經(jīng)常去網(wǎng)吧上網(wǎng)，很多時候也會遇到突然停電的情況，但仔細的朋友會發(fā)現(xiàn)，收銀計費電腦停電后依然在使用，并可以計算出我們已經(jīng)上網(wǎng)多久，為結算消費提供。其實這里收銀電腦就會用到UPS電源，因為客戶上網(wǎng)時間以及費用數(shù)據(jù)很重要，不能因為停電而導致所有用戶上網(wǎng)信息丟失。

  UPS電源接線示意圖

  ups電源能用多少個小時

  不能用延時長短來確定UPS電源的好壞。

  UPS電源由主機和電池兩部分構成。延時（供電）時間長短取決于所配電池容量大小和負載輕重。標準配置的電池，只能用于市電中斷后緊急處理事務5分鐘左右。需要長延時，商家會根據(jù)所要延時的具體時間，比如2小時，4小時來計算確定。確定延長多少時間是指滿載時電池可以供電的時間。如，滿載時可以供電2小時，半載時則可以達到4小時。

  市電正常時，里面的電池在充電，停電后，電池的直流電經(jīng)過UPS放電給負載，能量從電池到負載。能量守恒。

  例如12v 100AH 30節(jié)電池一組，接在UPS上，負載是10KW，那么放電電流能算出：

  =10000/（12*30）=27.8A電流，大約是30A，100AH電池，0.3C放電，查曲線圖：

  大約在上圖中紅點位置，對應2.3小時左右。

  OK，計算過程就是這樣，其它電池也可以如此計算。重要的是要知道放電電流除以電池容量的系數(shù)，就是上面例子中的0.3C，這個0.3，C表示電池標稱容量，例如100AH。小UPS往往是3.0C或2.0C的放電電流，所以后備時間比較短。

  UPS電源使用注意事項及正常維護要點

  1、使用時，電池一定要充足電，且蓄電池接線應接觸良好。電壓過低或不接電池時不要開啟UPS，否則有可能發(fā)生事故。

  2、每次開機前，一定要關閉UPS所帶的全部負載。一定要在市電正常的情況下開UPS，待UPS正常供出電壓后，再讓負載用電。

  3、在無市電的情況下不要開啟UPS。當市電斷電后，要盡快把工作處理好先關閉機器，再關UPS。UPS關閉后，一定要等10秒以上再開啟UPS，以防損壞UPS。

  4、若UPS期在市電情況下工作，建議每三個月左右拔掉交流電源，使逆變器工作，讓蓄電池組放電，直至其報警信號變短時，再接通外部電源。這樣不但能檢查蓄電池及逆變器工作是否正常，而且還可以延長蓄電池的使用壽命。

  5、UPS的實際負載要以其功率的70%為準，如實際功率為700W，應選擇功率為1000W的UPS。注意負載不能是可控硅整流電路和較大的電感電路，否則會發(fā)生危險。

  6、在電池充電時間足夠的情況下，逆變器負載在70%左右時，若UPS工作2～3個月后報警信號變得短且急促，則說明蓄電池壽命到了 ，必須更換電池。否則，不但影響工作，還可能造成其它不良后果。新電池要經(jīng)過充電，才可正常使用。

  7、在UPS工作時，一定要有人看守。遇到市電中斷時UPS報警要及時關掉UPS，否則蓄電池會因放電過量而縮短壽命，或者燒壞逆變管。注意到以上幾點，UPS一般不會出現(xiàn)問題，且蓄電池使用壽命可達3～5年。

  常見的故障及檢修方法

  1、逆變管燒毀

  待查出管子燒毀原因后，換上新管就可以正常工作。新管工作參數(shù)一定要符合要求，其耐壓值一定要超過蓄電池電壓的兩倍，β值不得低于150，否則管壓降加大，管子生熱快，易再次被燒毀。

  2、蓄電池無電

  蓄電池無電或電壓過低，也是造成逆變管燒毀的原因。更換新電池時，注意更換的新電池型號一定要與原來的相符，電壓不能高，但Ah數(shù)可適當增大。新電池一定要連續(xù)充電六個小時。

  3、市電正常，但UPS工作在逆變狀態(tài)

  先檢查市電輸入變壓器繞組及保險，若無問題，可檢查次級電路和負載。

  4、邏輯控制電路有故障

  邏輯控制電路有問題，可按邏輯關系，參考有關腳電壓及波形逐級檢查。檢查時，一定要把逆變管輸入端的插頭拔掉。這樣，既可避免發(fā)生意外，又可延長蓄電池的使用壽命。

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本公司提供的技術 包括電話支持及現(xiàn)場支持兩種，用于協(xié)助用戶設備故障及時得到解決，保證設備可靠、穩(wěn)定的運行。

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