第四章 不间断电源（UPS）的使用与维护第一节 UPS配置与选择一、交流不间断电源（UPS）常用技术参数1、设备运行条件环境温度：040。相对湿度：95(25，无凝露)。2、输入指标额定电压：220380VAC(主输入电源为三相三线，旁路输入电源为三相四线)。额定频率：50Hz。输入电压允许变动范围：-15+10。输入频率允许变动范围：5。功率因数：0.8(满负荷)。电压谐波失真度：5。功率软启动：1015s内爬升到额定功率。3、整流器输出指标额定电压：按产品技术条件。稳压精度：土1。电压可调范围：(2.00n2.40n)Vdc n一单体电池只数。4、逆变器输入指标电压范围：(1170n2.40n)Vdc。 n一单体电池只数。5、逆变器输出指标（1）额定电压：220380V(三相四线)。（2）输出电压可调范围：5。（3）额定频率：50Hz。（4）稳压精度：稳态：1。 瞬态：5。（5）瞬态电压恢复时间：50ms。（6）频率精度：土0.1(内同步)。（7）频率同步范围：0.5，1，1.5，2Hz(可调)。（8）频率调节速率：0.1l1Hzs。（9）电压波形失真度：单谐波：3；总谐波：5。（10）三相输出电压不平衡度：1(平衡负载)；3(50不平衡负载)； 5(100不平衡负载)（11）三相输出电压相位偏移：1(平衡负载)；3(不平衡负载)。（12）过载能力：10min(125额定电流)；10s(150额定电流)。（13）限流：100110额定电流可调。（14）负载功率因数：0.8(滞后)。6、噪声：6070dB(A)(距离设备lm处)7、效率：90(满载时)8、静态开关指标过载能力：l00ms(10倍额定电流)；转换时间：lms。9、蓄电池阀控式密封铅酸蓄电池：每台UPS各接一组；浮充电压允差：1；浮充电压：2.232.27V单体；均充电压：2324V单体；放电终止电压：1.67 1.7V单体；寿命：浮充运行情况下不低于10年(25)。10、电磁干扰：符合GB9254或CISPR22标准要求11、防雷要求UPS输入端应提供可靠的雷击浪涌保护装置，在下列模拟雷电波发生时，保护装置应起保护作用，使得设备不被损坏：电压脉冲10700s，5kV；电流脉冲820s，20kA。12、UPS应具有遥控、遥信、遥测功能，具有电池监测及保护系统通信内容包括：输入电源故障、整流器故障、逆变器故障、工作方式(整流器、逆变器、旁路)、同步方式(内同步、外同步)、直流电压低、直流电压高。 UPS的所有告警信号应通过继电器干节点引至UPS的端子板上。二、UPS配置与计算（一）UPS蓄电池容量计算蓄电池必须在一段时间内供电给逆变器，并且在额定负载下，其电压不应下降到逆变器所能允许的最低电压以下。由于蓄电池的实际可供使用容量与放电电流大小、蓄电池工作环境温度、蓄电池存储时间的长短、负载种类和特性(电阻性、电容性、电感性)等因素密切相关，只有在充分考虑这些因素之后，才能正确选择和确定蓄电池可供使用容量与蓄电池标称容量的比率。蓄电池的最大放电电流可由下式求得： 其中：SUPS电源的标称输出功率；COS声负载的功率因数，一般取为0.8；逆变器的效率，一般也取为0.8；Ei蓄电池放电终了电压。可以先求出所需蓄电池的最大放电电流，再根据负载的性质以及UPS电源要求蓄电池应该提供的放电时间来求得蓄电池的容量。为了说明这个问题，不妨举一个例子：一台负载功率因数PF=0.8，效率为80的1kVAUPS，在要求后备时间为8小时的情况下，应选多大容量的电池多少只?(已知电池额定电压为12V7=84V)首先求放电电流Ia，按照正确的算法是以UPS关机前一瞬间电池的终点电压为标准来求，意思是说：在终点电压的时候，电池仍应给出100的负载容量，终点电压一般取175V单元，12V电池是6个单元相串联，故终点电压为1.756=10.5V这时放电电流（A）求得蓄电池放电电流后，选择蓄电池容量可根据设计的放电时长和环境温度确定。还有一种情况，即只有1h放电数据时，如何确定1h以上的电池容量，下图给出了修正曲线，可供参考。根据该修正曲线可得出1h以上电池容量的近似值。 Cn=knCl式中：Cn一可供n小时放电的电池总容量(Ah)； n一规定的放电小时数； k一修正系数； Cl一根据放电数据表求出的1h电池容量(Ah)。（二）交流不间断电源(UPS)设备选择采用交流不间断电源设备时，其容量应按最大负荷功率确定。备用设备的配置，应根据通信负荷的重要性确定。主要应考虑以下方面：1、UPS电源的型号选择UPS电源的型号选择，应根据实际情况确定。档次配高了，成本增加，档次配低了，不能满足使用要求。要得到一个合适的性价比，必须对各种性能的UPS进行比较。下面对各种型号的UPS功能再进一步叙述：(1)在线式正弦波输出UPS电源的主要特点由于在线式UPS电源无论是在市电供电正常时，还是在市电供电中断由机内蓄电池向逆变器供电期间，它对负载(微型计算机)的供电均是由UPS电源的逆变器提供的。正因为如此，这就从根本上完全消除了来自市电电网的任何电压波动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电。当外界市电电压变化范围为180250V时，一般它的输出电压稳定范围可达220V3，正弦波的工作频率稳定度为50Hz1。 在线式UPS电源输出的正弦波的波形失真系数最小。目前，一般市售产品的波形失真系数均在3的范围内。当市电供电中断时，在线式UPS电源能实现对负载的真正的不间断供电。这是由于只要机内蓄电池能向UPS电源逆变器提供能量，当市电供电中断时，在线式UPS电源如同市电供电正常时一样，它都是由逆变器向负载供电，在UPS电源内部并没有产生任何转换动作。所以，在从市电供电到市电中断的过程中，UPS电源对负载供电的转换时间为零。在线式UPS电源同后备式UPS电源相比，具有优良的输出电压瞬变特性。一般在100加载或100负载减载时，瞬态稳压精度5，恢复时间小于50ms。在线式UPS电源一般都采用20kHz以上的PWM脉冲宽度调制技术工作，所以，其噪音都比较小。一般噪音都小于50dB左右。在线式UPS电源的控制线路设计中，由于采用了输入变压器、输出变压器及光电耦合器件等技术手段，将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的角度隔离开来，因而线路工作的可靠性得到了极大的提高。这种UPS电源的故障率一般都很低。(2)后备式正弦波输出UPS电源的主要特点由于在后备式正弦波输出UPS电源的线路设计中采用了抗干扰式分级调压稳压技术，因而，当市电供电正常以及外界市电电压在180250V之间变化时，它都能向微型计算机提供抗电网高频干扰的稳压电源，它的电压稳定度一般在220V5左右。然而，后备式UPS电源仅仅在由蓄电池供电的时间内(一般为15min)，才有可能向负载提供高质量的无干扰的正弦波交流电。后备式正弦波输出的UPS电源的正弦波波形失真系数可以达到5左右。一般说来，后备式不间断电源的负载过轻时，其正弦波的波形失真系数要有所增大。因此，一般希望将UPS电源的负载用到其额定值的30以上。 后备式正弦波UPS电源在它的控制线路中采用50Hz市电同步技术，因而它在一定程度上解决了当UPS电源在市电供电逆变器供电之间进行相互转换时出现的交流电同步转换问题。目前，市售产品的转换时间大约为4ms左右。也就是说，当这类UPS电源在从市电供电向逆变器供电进行转换时，对负载而言，它大约有4ms左右的中断供电(主要来源于继电器的转换时间)，但其中断时间小于微型计算机所允许的10ms要求。后备式正弦波输出的UPS电源处于由市电供电时，由于市电是直接通过抗干扰滤波器对负载供电的，因此噪音较小。但当UPS电源处于逆变器工作时，由于其PWM脉宽调制频率一般为8kHz左右，因此噪音偏大。一般噪音平均为55dB左右。在后备式正弦波输出UPS电源的产品说明书中，一般没有给出输出电压瞬变特性指标。(3)后备式方波输出UPS电源特点后备式方波输出UPS电源一般也采用了抗干扰式分级调压稳压技术，因而在外界市电电压在180250V之间变化时，它仍能向微型计算机提供抗网干扰的稳压电源，它的电压稳度在220V5左右。和后备式正弦波输出UPS电源不同，在市电中断时，这种UPS电源向负载提供的交流电是方波而不是正弦波。一般其方波电压输出的有效值的稳定度仍可达220V土5的要求。后备式方波输出UPS电源的逆变器的方波脉冲宽度和峰值是负载电流的函数：UPS电源的负载越重，方波脉冲的宽度越宽，而方波脉冲的峰值越小。当UPS电源空载时，方波脉冲的宽度最窄，方波的峰值最大(311V左右)。因此，这种UPS电源在从市电供电刚转换到逆变器供电的瞬间，负载会承受到相当严峻的电压冲击。同时，由于方波输出中包含有大量的高次谐波分量，所以相对于正弦波输出的UPS电源而言，负载的整流滤波电容将要承受较大的容性电流冲击。由于后备式方波输出UPS电源造价较低，在线路设计上没有使用50Hz市电同步技术，因此在进行市电供电逆变器供电转换过程中，有可能出现瞬时的交流电短路问题，有时甚至可能使负载在转换瞬间承受到接近于电源电压2倍的电压冲击。另外，由于在方波输出时，在它的正、负方波电压脉冲之间有可能出现近5ms的零电压期间，如果再加上继电器的4ms的转换时间，在最坏情况下，方波输出的UPS电源在市电供电逆变器供电转换过程中，可能出现9ms的供电中断时间。也就是说，这种类型UPS电源的转换时间的长短带有很大的偶然性，其变化范围为4-9ms之间。因此，这种电源的供电中断时间的长短是个变量，而且它不是用户所能控制的。后备式方波输出UPS电源不管是处于市电供电还是逆变器供电状态，它的50Hz市电和脉宽调制方波脉冲的工作频率都是50Hz，所以这种UPS电源的噪音较小后备式方波输出UPS电源的产品说明书中，没有给出输出电压瞬变特性这一技术指标。产品说明中明确指出：它的负载只能连接微容性或纯电阻性设备，不能同其他性质的负载(特别是可控硅)相连。否则，轻则产品的技术性能得不到保证，重则有损坏UPS电源本身的危险。后备式方波输出UPS电源不能进行频繁的关闭和启动操作。一般要求在关闭UPS电源后，至少要等待6s左右后才能再开启UPS电源。否则，UPS电源可能处于“启动失败”的状态，即UPS电源处于既无市电输出又无逆变器输出的不正常状态。2、负载容量、负载功率因数和UPS的波峰因数选择选购UPS时，首先要知道负载的总容量，同时我们还要考虑负载的功率因数，才能确定UPS的标准功率容量。UPS额定容量一般是在考虑负载功率因数为0.8的情况下制定的，UPS负载中有计算机负载，而计算机负载内部电源大都是采用开关式电源，在这种开关电源负载下，实际功率是各瞬时电压值与瞬时电流值乘积之平均。因此，瞬时功率(峰值功率)很高，但平均实际功率都很小，故一般UPS在开关电源作负载时，功率因数只能达到0.60.65左右，而市场上的各